第九届“华罗庚金杯赛”少年数学邀请赛的初赛试题中有这样一道题:
如图,大小两个半圆,它们的直径在同一直线上,弦AB与小圆相切,且与直径平行,弦AB长12厘米。求图中阴影部分的面积。(圆周率取3.14)
这道题可以这样解答,把小半圆向右平移,使它和大圆成为同心圆(如右图),这样很清楚,阴影部分的面积就是圆环面积的一半。为了求得圆环的面积,作小圆的半径OC,并使其垂直于弦AB,再连接AO,AO即为大圆的半径。AC的长度是弦AB长的一半12÷2=6(厘米)。设小圆的半径为r,根据勾股定理,则大圆的半径AO的平方为r2+62,这样,阴影部分的面积就是
(r2+62)×π×1/2-1/2πr2
=1/2πr2+18π-1/2πr2
=18π=56.52(平方厘米)。
为了便于说明,这道题我们是绕着弯子来解答的。其实,根据勾股定理,勾2+股2=弦2,可知:股2=弦2-勾2。本题阴影部分的面积就是圆环面积的一半,圆环面积的计算公式是π(R2-r2),由图可以知道,本题的R2-r2,也就是弦2-勾2。这样,”股2“就是AB长度的一半的平方,因此,本题的计算式可以直接写为
(12÷2)2[为平方,非数字2]×3.14÷2。
这个解题规律可以这样表述:当大圆的弦与小圆相切时,以大圆弦长为直径的圆面积等于圆环的面积。
另一解法:设大圆圆心为O ,AB中点为C,连OA,OC 则OC垂直AB,AC=6。则阴影面积为两个半圆面积差解得3.14×6×6÷2=56.52平方厘米
参考资料:http://www.ewen.cc/bkview.asp?bkid=100812&cid=280621