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求解圓與三角形構成陰影部分的面積是數學中考的常考題型,本文就例題詳細解析這類題型的圖形分割方法和解題思路,希望能給初三學生的數學學習帶來幫助。
例題
如圖,已知在△ABC中,AC=BC=6,∠C=90°,O是AB的中點,⊙O與AC相切於點D,與BC相切於點E,設⊙O交OB於點F,連接DF並延長交CB的延長線於點G。
(1)判斷∠BGF與∠BFG的關係並證明;
(2)求陰影部分面積。
1、證明:∠BGF=∠BFG
連接OD,OE
根據切線的性質和題目中的條件:圓的切線垂直於過其切點的半徑,⊙O與AC相切於點D,與BC相切於點E,則OD⊥AC,OE⊥BC;
根據結論:OD⊥AC,則∠ADO=∠CDO=90°;
根據題目中的條件和結論:∠ADO=90°,∠C=90°,則∠ADO=∠C=90°;
根據平行線的判定、題目中的條件和結論:同位角相等,兩直線平行,∠ADO=∠C,則OD∥BC;
根據平行線的性質和結論:兩直線平行,內錯角相等,OD∥BC,則∠BGF=∠ODG;
根據等邊對等角性質和題目中的條件:OD=OF,則∠ODG=∠DFO;
根據題目中的條件和結論:∠DFO=∠BFG,∠BGF=∠ODG,∠ODG=∠DFO,則∠BFG=∠BGF。
2、求陰影部分面積
連接CO
根據等腰直角三角形判定和題目中的條件:有一個角為直角的等腰三角形為等腰直角三角形,AC=BC,∠C=90°,則△ABC為等腰直角三角形;
根據等腰直角三角形性質和結論:等腰直角三角形斜邊上的中線是斜邊上的高,等於斜邊的一半,△ABC為等腰直角三角形,則CO⊥AB,CO=AO=BO=AB/2;
根據等腰直角三角形判定和題目中的條件:有一個角為直角的等腰三角形為等腰直角三角形,CO⊥AB,CO=AO,則△OAC為等腰直角三角形;
根據等腰直角三角形性質和結論:等腰直角三角形斜邊上的高是斜邊的中線,等於斜邊的一半,△OAC為等腰直角三角形,則OD=AD=CD=AC/2;
根據題目中的條件和結論:AC=6,OD=AD=CD=AC/2,則OD=AD=CD=3;
根據題目中的條件和結論:OD=3,OD=OF,則OF=3;
根據勾股定理和題目中的條件:AC=BC=6,∠C=90°,AB^2=AC^+BC^2,則AB=6√2;
根據結論:BO=AB/2,AB=6√2,則BO=3√2;
根據題目中的條件和結論:BO=3√2,OF=3,則BF=BO-OF=3√2-3;
根據等角對等邊性質和結論:∠BFG=∠BGF,則BF=BG;
根據結論:BF=3√2-3,BF=BG,則BG=3√2-3;
根據題目中的條件和結論:BC=6,BG=3√2-3,則CG=BC+BG=3√2+3;
根據三角形面積計算公式和結論:CD=3,CG=3√2+3,則S△CDG=CD*CG/2=(9√2+9)/2;
根據結論:OE⊥BC,則∠CEO=90°;
根據四邊形內角和公式和結論:∠CEO=∠C=∠CDO=90°,∠CEO+∠C+∠CDO+∠DOE=360°,則∠DOE=90°;
根據正方形的判定和結論:三個角為直角,且有一組鄰邊相等的四邊形為正方形,∠CEO=∠C=∠CDO=90°,OD=OE,則四邊形ODCE為正方形;
根據正方形的面積計算公式和結論:OD=3,則S正方形ODCE=OD^2=9;
根據扇形計算公式和結論:OD=3,∠DOE=90°,則S扇形ODE=90π*OD^2/360=9π/4;
根據結論:S△CDG=(9√2+9)/2,S正方形ODCE=9,S扇形ODE=9π/4,則 S陰影部分=S△CDG+S正方形ODCE-S扇形ODE=9√2/2-9/2+9π/4。
結語
解決本題的關鍵是把陰影部分面積分割成規則圖形,利用補形法把陰影部分補成三角形進行求解,再利用分割法把扇形割去三角形求解補上那部分圖形的面積,從而求得題目需要求解的陰影部分面積。