已知弦長和弓高,如何求弓形的面積?

2021-01-11 若葉小學堂

問題:已知AB=10cm,CE=2cm,求弓形的面積。

這道題做的時候會用到反三角函數,思考過程並不複雜,但是計算比較麻煩,需藉助計算器,或利用軟體來計算。

S弓形=S扇形-S△AOB

設AB=a,CE=h,半徑為R,扇形圓心角為α,∠AOE=θ.(角度都用弧度制)

S扇形=1/2αR^2

S△AOB=1/2a(R-h)

α=2θ

S弓形=θR^2-1/2a(R-h)

現在需要求出R和θ

在△AOE中,

由勾股定理可得 (a/2)^2+(R-h)^2=R^2

解得 R=(a^2+4h^2)/(8h)

由三角函數得 cosθ=(R-h)/R

θ=arccos(R-h)/R

算出R和θ代入公式即可求出。

其實我們可以還利用Excel或幾何畫板方便地求出面積

1、用Excel求弓形面積

只要把半徑、圓心角、弓形面積公式輸進去就可以了,只要公式輸對了,弦長、弓高填上數字,秒出結果。

對於這道題來說,也可以利用反正弦,但如果是優弧形成的弓形,就只能用反餘弦了,所以還是建議用反餘弦。

2、用幾何畫板求弓形面積

首先是畫圖。

(1)新建參數

菜單【數據】-【新建參數】,新建兩個距離參數。

建好後名字和距離改一下(也可以新建的時候直接改,兩個參數框也是可以隨意拖動的)。

(2)構造確定圓弧的三個點

畫一個點,然後選中第一個參數,右鍵標記距離

選中那個點,點擊菜單【變換】-【平移】

角度選0度

就得到了平移後的點,兩個點相距10cm

用同樣的方法標記弓高,平移時角度選-90度

選中上面兩個點,構造線段,然後選中線段,構造中點

把線段和上面左右兩個點隱藏,就得到了我們需要確定圓弧的三個點。

(3)畫圓弧、弓形

按逆時針順序依次選中三個點(都選中),點擊菜單【構造】-【過三點的圓弧】

選中圓弧,然後點擊菜單【構造】-【弧內部】-【弓形內部】

接下來選中弓形內部,點擊菜單【度量】-【面積】,結果就自動出來了!

咦?結果不一樣?別擔心,那是因為弓高設置成了5cm,改成2cm就OK了!

Excel和幾何畫板裡的數字都是可以隨時更改的,更改後秒出結果,是不是很方便

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