一道几何题
今天逛知乎時看到一個幾何題,借過題目來探討下。
題目如下:
- 求圖片中紅色區域的面積。
題主有說明這個一個初中幾何題,然后題主的解法是用了微積分,我認為不太合適,所以在這里提出自己的一個解法,與大家探討。
首先我們畫一個輔助線(藍色線)
然后我們將每個塊的面積和其中的兩個角進行編號(m與n為弧度制),如圖
由圖中我們可知,我們要求的是S0。
圖像中矩形被一條斜線分為了兩個大三角,所以我們在求解是就可以分別用這兩個三角形來求解,在這里我只給出用上方的三角形求解的過程,用另一個三角形求解的過程就留給大家自己實現。
首先我們可以知道由于矩形和圓都是對稱的,所以
S5=S0+S1
而S5的面積我們很容易求得,用矩形的面積減去半圓的面積即可,即
S5=8 × 4 - π × 4×4÷2
所以,我們只要求出S1,我們就可以得到S0的值了,那么接下來就轉為了求S1的問題,而我們從圖中可以看出 S1+S2+S3就是上面的大三角形,而大三角形的面積我們也是可以很容易求出的。
那么問題就又轉為了求解S2和S3的值。
這兩個的值得求解就比較簡單了。S2的值為m÷(2π)乘以圓的面積,即
S2=π×4×4×m÷(2π)
接下來我們來求解S3。從圖中我們可以看出S3為等腰三角形,它的面積我們可以通過計算角度n來求,但這一點對于初中生來說比較麻煩,所以我們用相似三角形和勾股定理的方法來計算。
再做一個輔助線,將S3分為兩個小三角形S6,S7,如圖
我們根據等腰三角形的性質可以知道S6=S7
而且我們可以根據直角三角形有一個角相等可以知道S7表示的三角形和上邊的大三角形是相似的,所以我們就能得到
S7=S6=(8×(4÷根號(4×4+8×8)))×(4×(4÷根號(4×4+8×8)))÷2
(根號實在打不出來了)
所以,綜上,我們就求出了S0的大小,而且中間只用了勾股定理,相似三角形等簡單的幾何性質,連三角函數都沒有使用,這個方法是比較適合初中生的。
(過程中公式的一些符號打得好累。。。)
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加油吧,少年!
總結
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