第107页

信息发布者:
B
$\sqrt{2}:1$
$11π$
解:连接 $OC, BC。$
$\because ∠ ACD = 120°,$$AC = CD,$
$\therefore ∠ CAD = ∠ D = \frac{180° - 120°}{2} = 30°。$
$\because AB$ 是 $\odot O$ 的直径,
$\therefore ∠ ACB = 90°,$
$\therefore ∠ ABC = 60°。$
$\because OC = OB,$
$\therefore △ OBC$ 是等边三角形,
$\therefore ∠ COB = 60°,$
$\therefore S_{\mathrm{扇形}OCB} = \frac{60π × 2^2}{360} = \frac{2}{3}π。$
$\because ∠ D = 30°,$
$\therefore ∠ OCD = 90°,$
$\therefore OD = 2OC = 4,$
$\therefore CD = \sqrt{4^2 - 2^2} = 2\sqrt{3},$
$\therefore S_{△ OCD} = \frac{1}{2} × 2 × 2\sqrt{3} = 2\sqrt{3},$
$\therefore S_{\mathrm{阴影部分}} = S_{△ OCD} - S_{\mathrm{扇形}OCB} = 2\sqrt{3} - \frac{2}{3}π。$
解:
(1) $\because OC = OB,$
$\therefore ∠ BCO = ∠ B,$
又 $\because ∠ B = ∠ D,$
$\therefore ∠ BCO = ∠ D。$
(2) $\because AB$ 是 $\odot O$ 的直径,$CD ⊥ AB$ 于点 $E,$
$\therefore CE = \frac{1}{2}CD = \frac{1}{2} × 4\sqrt{3} = 2\sqrt{3}。$
设 $\odot O$ 的半径为 $r,$在 $\mathrm{Rt}△ OCE$ 中,$OC^2 = CE^2 + OE^2,$
$\therefore r^2 = (2\sqrt{3})^2 + (r - 2)^2,$解得 $r = 4,$
$\therefore OC = OA = 4,$$\therefore OE = 4 - 2 = 2。$
在 $\mathrm{Rt}△ OCE$ 中,$\because OC = 4,$$OE = 2,$
易得 $∠ OCE = 30°,$$\therefore ∠ AOC = 60°,$
$\therefore S_{\mathrm{涂色部分}} = S_{\mathrm{扇形}OAC} - S_{△ OCE} = \frac{60π × 4^2}{360} - \frac{1}{2} × 2 × 2\sqrt{3} = \frac{8}{3}π - 2\sqrt{3}。$
解:连接 $OD。$
根据折叠的性质,得 $S_{△ BDC} = S_{△ BOC},$$CD = OC,$$BD = BO,$$∠ DBC = ∠ OBC。$
$\because OB = OD = BD,$
$\therefore △ OBD$ 是等边三角形,
$\therefore ∠ DBO = 60°,$
$\therefore ∠ OBC = \frac{1}{2}∠ DBO = 30°。$
$\because ∠ AOB = 90°,$$\therefore BC = 2OC。$
由勾股定理,得 $OC^2 + OB^2 = BC^2,$
$\therefore OC^2 + 6^2 = 4OC^2,$解得 $OC = 2\sqrt{3}$(负值舍去)。
$\therefore S_{△ BDC} = S_{△ BOC} = \frac{1}{2}OB · OC = \frac{1}{2} × 6 × 2\sqrt{3} = 6\sqrt{3},$
$S_{\mathrm{扇形}OAB} = \frac{90π × 6^2}{360} = 9π,$$l_{\overgroup{AB}} = \frac{90π × 6}{180} = 3π。$
$\therefore$ 整个阴影部分的周长为 $AC + CD + BD + l_{\overgroup{AB}} = AC + OC + BO + l_{\overgroup{AB}} = OA + OB + l_{\overgroup{AB}} = 6 + 6 + 3π = 12 + 3π,$
整个阴影部分的面积为 $S_{\mathrm{扇形}OAB} - S_{△ BDC} - S_{△ BOC} = 9π - 6\sqrt{3} - 6\sqrt{3} = 9π - 12\sqrt{3}。$
【分析】首先,我们需要计算扇形OAB的面积,再求出中间空白部分(四边形ODCE)的面积,涂色部分面积等于扇形面积减去空白部分面积。先利用弧中点的性质和垂直条件判断四边形ODCE是正方形,再结合半径长度求出正方形的边长,进而计算其面积,最后代入计算涂色部分面积。
【解析】1. 计算扇形OAB的面积:已知∠AOB=90°,OA=√2,根据扇形面积公式 $ S_{扇} = \frac{nπ r^2}{360} $(n为圆心角度数,r为半径),代入得:$ S_{扇OAB} = \frac{90π × (\sqrt{2})^2}{360} = \frac{90π × 2}{360} = \frac{π}{2} $。2. 判断四边形ODCE的形状并求其面积:因为C是弧AB的中点,∠AOB=90°,所以∠AOC=∠BOC=45°。又CD⊥OA,CE⊥OB,∠AOB=90°,所以四边形ODCE是矩形;在△ODC中,∠DOC=45°,∠ODC=90°,故△ODC是等腰直角三角形,OD=CD,因此矩形ODCE是正方形。OC是扇形半径,OC=OA=√2,在Rt△ODC中,由勾股定理得 $ OD^2 + CD^2 = OC^2 $,因为OD=CD,所以 $ 2OD^2 = (\sqrt{2})^2 = 2 $,解得OD=1,所以正方形ODCE的面积 $ S_{正方形ODCE} = OD × CD = 1 × 1 = 1 $。3. 计算涂色部分面积:$ S_{涂色} = S_{扇OAB} - S_{正方形ODCE} = \frac{π}{2} - 1 $。
【答案】B
【知识点】扇形面积计算,正方形面积,等腰直角三角形性质
【点评】本题考查组合图形的面积计算,关键在于利用弧中点的性质和垂直关系判断中间空白部分为正方形,结合勾股定理求出正方形边长,进而通过“扇形面积减空白面积”得到涂色部分面积,属于中等难度的几何计算题。
【难度系数】0.5
【分析】要计算$\overset{\frown}{CD}$与$\overset{\frown}{AB}$的长度之比,需利用弧长公式$l=\frac{nπ r}{180}$($n$为圆心角度数,$r$为圆的半径)。首先通过网格确定各点坐标,计算两弧对应的半径,再判断两弧的圆心角,最后结合弧长公式推导比值。
【解析】设点$O$为坐标原点$(0,0)$,根据网格得各点坐标:$A(0,2)$,$B(2,0)$,$C(2,2)$,$D(2,-2)$。
1. 计算半径:
$\overset{\frown}{AB}$的半径$r_1=OA=\sqrt{0^2+2^2}=2$;
$\overset{\frown}{CD}$的半径$r_2=OC=\sqrt{2^2+2^2}=2\sqrt{2}$。
2. 计算圆心角:
$∠ AOB$:$OA$沿$y$轴正方向,$OB$沿$x$轴正方向,故$∠ AOB=90°$;
$∠ COD$:向量$\overrightarrow{OC}=(2,2)$,$\overrightarrow{OD}=(2,-2)$,点积为$2×2 + 2×(-2)=0$,故$∠ COD=90°$,两弧圆心角均为$90°$。
3. 计算弧长之比:
由弧长公式,当圆心角$n$相同时,弧长之比等于半径之比,因此$\frac{l_{\overset{\frown}{CD}}}{l_{\overset{\frown}{AB}}}=\frac{r_2}{r_1}=\frac{2\sqrt{2}}{2}=\frac{\sqrt{2}}{1}$,即长度之比为$\sqrt{2}:1$。
【答案】$\sqrt{2}:1$
【知识点】弧长公式,圆的半径,圆心角
【点评】本题结合网格考查弧长公式的应用,关键是确定弧对应的圆心角和半径,利用同圆心角的弧长与半径的关系简化计算,难度适中。
【难度系数】0.5
【分析】首先根据D是BC中点及BC长度,得出两个扇形的半径;再利用三角形内角和求出两个扇形圆心角的和;最后将阴影部分转化为两个扇形面积之和,结合扇形面积公式计算结果。
【解析】解:
∵D是BC的中点,BC=12,
∴BD=DC=6,即两个扇形的半径均为6。
在△ABC中,∠A=70°,根据三角形内角和为180°,得∠B + ∠C = 180° - ∠A = 180° -70°=110°。
阴影部分是两个扇形,圆心分别为B、C,半径均为6,根据扇形面积公式$S=\frac{nπ r^2}{360}$,则:
$S_{阴影}=\frac{∠B·π·6^2}{360}+\frac{∠C·π·6^2}{360}=\frac{(∠B+∠C)·π·36}{360}=\frac{110×π×36}{360}=11π$。
【答案】11π
【知识点】扇形面积计算、三角形内角和
【点评】本题将不规则阴影面积转化为两个扇形面积之和,核心是利用三角形内角和求出圆心角的和,体现了转化思想,难度适中。
【难度系数】0.5
【分析】
要计算阴影部分面积,观察图形可知阴影部分面积等于△OCD的面积减去扇形OCB的面积。首先连接OC、BC,利用等腰三角形ACD的性质求出∠CAD和∠D的度数;再根据直径所对圆周角为直角,得到∠ACB=90°,进而推出△OBC是等边三角形,得到扇形OCB的圆心角;接着利用直角三角形的性质求出OD、CD的长度,计算△OCD和扇形OCB的面积,最后作差得到阴影部分面积。
【解析】
连接OC,BC。
1. 求等腰△ACD的底角:
∵ AC=CD,∠ACD=120°,
∴ ∠CAD=∠D=(180°−120°)/2=30°。
2. 利用直径的性质:
∵ AB是⊙O的直径,
∴ ∠ACB=90°(直径所对的圆周角为直角)。
在Rt△ACB中,∠CAD=30°,
∴ ∠ABC=90°−30°=60°。
3. 证明△OBC是等边三角形:
∵ OC=OB(⊙O的半径),∠ABC=60°,
∴ △OBC是等边三角形,
∴ ∠COB=60°,OC=OB=2(半圆半径为2)。
4. 计算△OCD的面积:
∵ ∠D=30°,∠COD=60°,
∴ ∠OCD=180°−60°−30°=90°,即△OCD是直角三角形。
在Rt△OCD中,OC=2,∠D=30°,
∴ OD=2OC=4,
由勾股定理得:CD=√(OD²−OC²)=√(4²−2²)=2√3,
∴ S△OCD=1/2×OC×CD=1/2×2×2√3=2√3。
5. 计算扇形OCB的面积:
S扇形OCB=(nπr²)/360=(60π×2²)/360=2π/3。
6. 求阴影部分面积:
S阴影=S△OCD−S扇形OCB=2√3−2π/3。
【答案】
2√3 − (2/3)π
【知识点】
圆的性质、扇形面积计算、三角形面积计算
【点评】
本题是圆的综合应用题,需结合等腰三角形、直角三角形、等边三角形的性质,通过面积转化(阴影面积=三角形面积−扇形面积)求解,关键在于找到各角的度数及线段长度,难度适中。
【难度系数】
0.5
【分析】
第(1)问:要证∠BCO=∠D,先由OC=OB得∠BCO=∠B,再利用同弧所对圆周角相等,弧AC对应的∠B和∠D相等,即可推导结论;第(2)问:求涂色部分面积,先通过垂径定理得CE长度,设圆半径为r,在Rt△OCE中用勾股定理求r,再求出圆心角∠AOC,最后用扇形OAC面积减去△OCE面积得到结果。
【解析】
(1) 证明:
∵ OC、OB是⊙O的半径,
∴ OC=OB,
∴ ∠BCO=∠B(等腰三角形两底角相等)。

∵ ∠B和∠D都是弧AC所对的圆周角,
∴ ∠B=∠D(同弧所对的圆周角相等),
∴ ∠BCO=∠D。
(2) 解:
∵ AB是⊙O的直径,CD⊥AB于E,根据垂径定理,得$CE=\frac{1}{2}CD=\frac{1}{2}×4\sqrt{3}=2\sqrt{3}$。
设⊙O半径为r,则OC=OA=r,OE=r - AE=r - 2。
在Rt△OCE中,由勾股定理:$OC^2=CE^2+OE^2$,
即$r^2=(2\sqrt{3})^2+(r-2)^2$,
展开得$r^2=12 + r^2 -4r +4$,化简得$4r=16$,解得$r=4$。
∴ OC=4,OE=4 -2=2。
在Rt△OCE中,OC=4,OE=2,故∠COE=60°,即∠AOC=60°。
∴ $S_{涂色部分}=S_{扇形OAC}-S_{△OCE}$
$=\frac{60π×4^2}{360}-\frac{1}{2}×OE×CE$
$=\frac{8π}{3}-\frac{1}{2}×2×2\sqrt{3}$
$=\frac{8π}{3}-2\sqrt{3}$。
【答案】
(1) 证明成立;(2) 涂色部分面积为$\dfrac{8}{3}π - 2\sqrt{3}$。
【知识点】
圆的性质、垂径定理、扇形面积计算
【点评】
本题综合考查圆的核心定理,第(1)问利用等腰三角形与圆周角定理推导角相等,第(2)问结合垂径定理、勾股定理求半径和圆心角,再计算组合图形面积,需熟练掌握圆的相关性质。
【难度系数】
0.5
【分析】
要解决阴影部分的周长和面积问题,首先连接OD,利用折叠的性质得到对应边相等,进而推出△OBD为等边三角形,求出相关角度;再结合直角三角形的性质和勾股定理求出OC的长度,计算三角形面积;最后将阴影部分的周长转化为OA+OB+弧AB的长度,面积转化为扇形OAB的面积减去两个全等三角形的面积,简化计算。
【解析】
连接OD。
根据折叠的性质,得:BD=BO,CD=OC,△BDC≌△BOC,
∴ OD=OB=BD,即△OBD是等边三角形,
∴ ∠DBO=60°,
∴ ∠OBC=½∠DBO=30°。
在Rt△OBC中,∠BOC=90°,∠OBC=30°,故BC=2OC。
由勾股定理:OC² + OB² = BC²,代入OB=6,BC=2OC,得:
OC² + 6² = (2OC)²,
解得OC=2√3(负值舍去)。
计算各部分:
1. 三角形面积:S△BDC = S△BOC = ½×OB×OC = ½×6×2√3 = 6√3,
2. 弧AB的长度:l_AB = (90π×6)/180 = 3π,
3. 扇形OAB的面积:S扇形OAB = (90π×6²)/360 = 9π。
阴影部分周长:
阴影周长 = AC + CD + BD + l_AB = (OA - OC) + OC + OB + l_AB = OA + OB + l_AB = 6 + 6 + 3π = 12 + 3π。
阴影部分面积:
阴影面积 = S扇形OAB - S△BDC - S△BOC = 9π - 6√3 - 6√3 = 9π - 12√3。
【答案】
周长为12+3π,面积为9π-12√3
【知识点】
扇形弧长计算、扇形面积计算、折叠的性质
【点评】
本题综合考查折叠性质、等边三角形判定及扇形相关计算,关键是利用折叠的对应边相等找到等边三角形,将阴影部分的周长和面积转化为规则图形的和差,简化计算过程,属于中等难度的几何综合题。
【难度系数】
0.5