如圖,△ABC是正三角形,曲線CDEF叫做正三角形ABC的漸開線,其中A,B,C分別為圓心,如果△ABC的邊長等於2cm,此時△ABC的面積約等於1.73平方釐米,求該圖形CDEF的周長和面積。
分析:因為△ABC是正三角形(即等邊三角形),所以AC=BC=AB=2cm。
從圖中可以看出該圖形是由正三角形ABC,扇形ACD,扇形BDE,扇形CEF複合而成,該圖形的周長也就是扇形ACD的圓弧CD、扇形BDE的圓弧DE、扇形CEF的圓弧EF與線段CF的長度之和;其面積為扇形ACD、扇形BDE、扇形CEF與△ABC的面積之和。
因為△ABC是正三角形,所以角CAB=角ABC=角BCA=60度,所以角CAD=角DBE=角ECF=120度,即三個扇形的圓心角都是120度。
120÷360=1/3,故每個扇形的圓弧的長度等於其所對應的圓的周長的1/3,每個扇形的面積等於其所對應圓的面積的1/3。
在扇形ACD中,因為AC=2cm,所以AD=2cm,故BD=BA+AD=2+2=4cm;在扇形DBE中,BE=BD=4cm,故CE=CB+BE=2+4=6cm;在扇形CEF中,CF=CE=6cm。
解:AC=2cm,AD=2cm;
BD=AB+AD=2+2=4cm;
BC=2cm,BE=BD=4cm
所以CE=BC+BE=2+4=6cm
CF=CE=6cm
圓弧CD的長度為:
2×AC×兀×1/3=2×2兀×1/3=4兀/3(cm)
圓弧DE的長度為:
2×BD×兀×1/3=2×4兀×1/3=8兀/3(cm)
圓弧EF的長度為:
2CE×兀×1/3=2×6兀×1/3=4兀(cm)
所以該圖形的周長為:
4兀/3+8兀/3+4兀+6
=4兀+4兀+6
=8兀+6
=8×3.14+6
=25.12+6
=31.12(cm)
面積:
扇形ACD的面積為:
S扇ACD=2×2兀×1/3=4兀/3(平方釐米)
扇形BDE的面積為:
S扇BDE=4×4兀×1/3=16兀/3(平方釐米)
扇形CEF的面積為:
S扇CEF=6×6兀×1/3=12兀(平方釐米)
所以圖形CDEF的面積為:
S=S扇ACD+S扇BDE+S扇CEF+S△ABC
=4兀/3+16兀/3+12兀+1.72
=20兀/3+12兀+1.72
=20×3.14/3+12×3.14+1.72
=20.93+37.68+1.72
=60.33(平方釐米)