组合圆形面积计算

几何 · 圆与扇形初步

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例题题目

如图,一个边长为8厘米的正方形内部有两个四分之一圆(以正方形对角顶点为圆心,边长为半径),它们的重叠部分(阴影)是一个“叶片”形状。求阴影部分的面积。(π取3.14)
r=5cm 对角线=10cm 阴影面积 = 28.5 cm²

解题思路

阴影部分是两个四分之一圆的公共部分,形状像一片叶子。我们可以用“容斥原理”来求:两个四分之一圆的面积之和减去正方形的面积,就是阴影部分的面积。因为两个四分之一圆分别覆盖了正方形的一半区域,它们的重叠部分被重复计算了一次,而正方形被完全覆盖一次,所以阴影面积 = 两个扇形面积和 - 正方形面积。

解题步骤

1. 正方形边长 = 8 厘米。 2. 每个四分之一圆是以正方形顶点为圆心,半径为8厘米的圆的一部分。 一个四分之一圆的面积 = (π × 8²) ÷ 4 = (3.14 × 64) ÷ 4 = 200.96 ÷ 4 = 50.24(平方厘米)。 3. 两个四分之一圆的面积和 = 50.24 × 2 = 100.48(平方厘米)。 4. 正方形的面积 = 8 × 8 = 64(平方厘米)。 5. 根据容斥原理,阴影部分面积 = 两个扇形面积和 - 正方形面积 = 100.48 - 64 = 36.48(平方厘米)。

本题答案

36.48 平方厘米

方法总结

遇到两个相同扇形重叠形成的“叶片”形阴影,常用方法是用两个扇形面积之和减去能完全覆盖它们的正方形(或长方形)面积。这种“割补”或“容斥”思路,能把不规则图形转化为规则图形的和差计算,简单快捷。注意:两个扇形的圆心角都是90°,半径等于正方形边长。
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