注重数学思想,巧求阴影面积
湖北省安陆洑水初中 王官清
和圆有关的阴影部分的面积,新课标试验教材的若干习题,很具代表性,同学们认真分析研究,体会其解法所涉及的数学思想和方法,对提高我们分析问题和解决问题的能力,是大有裨益的.
一、运用转化的思想求解
例1 如图1,大半圆O与小半圆O1相切于点C,大半圆的弦AB与小半圆相切于F,且AB∥CD,AB=4cm,求阴影部分的面积.
解析:如图1-1,如果想直接求阴影部分的面积,因为它是不规则图形,我们无法求解.把小半圆平移到与大半圆的圆心重合的位置,作OE⊥AB,连接OB,可知BE=2,阴影部分的面积等于大半圆的面积减去小半圆的面积.
即=,
点评:将小半圆的平移到和大半圆圆心重合,变为特殊的位置关系,很容易发现两个半圆的面积之差等于阴影部分的面积.然后利用垂径定理和勾股定理,就能够求得结果,并不需要求两个半圆的半径.这种等积变换、以及一般向特殊转化的方法在今后的学习中经常用到.
例2 如图2 外切于点P,它们的半径分别为0.6和0.2
,直线CD与它们都相切,切点分别为C、D,求图中阴影部分的面积.
分析:因为直接求阴影部分的面积是比较困难的,必须通过转化.根据切点较多的情况,过切点作半径,作连心线,构造直角梯形.阴影部分的面积等于直角梯形的面积减去两个扇形的面积.
解:连接AC、BD、AB.作BE⊥AC于E. 如图2-1.
∵C、D是直线CD与和的切点,∴AC⊥CD,BD⊥CD.
∵和外切于点P,∴AB经过两圆的切点P.
∴
∵AE=0.4,AB=0.8,∴∠A=60°,∠PBD=120°,
∴,,
∴= (
)
点评:在和圆有关的相切的问题中,经常作的辅助线是“过切点作半径”.从而将问题转化到和直角有关的三角形、梯形、扇形来处理.特别是和两圆相切的问题中,构造直角三角形是必须掌握的方法技巧.要好好体会.
二、运用方程的思想求解
例3 如图3,正方形的边长为a,以每边为直径在正方形内画半圆,求图中阴影部分的面积.
分析:如图3-1,设一个阴影部分面积为x,一个空白部分面积为y, 则
三、运用整体的思想求解
例4 如图4,两两不相交,且半径都是0.5
,求图中的三个扇形(即阴影部分的面积)之和.
分析:虽然不知道三个扇形的圆心角分别是多少,但是扇形的三个圆心角是△ABC的三个内角,三角形三个内角的和是180度,所以三个扇形的半径相同,拼在一起是一个半圆,于是问题便迎刃而解.这种整体的思想在解决数学问题时非常重要.
解:如图3-1,因为三个圆的半径相同,所以三个扇形的面积就是半圆的面积.
因此 ().
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