在几何学习中,求解阴影部分的面积是一个常见的问题类型。这类题目不仅考察了我们对基本几何图形的理解,还考验了我们的观察力和综合运用能力。接下来,我们将通过几个典型的练习题来加深对这一知识点的认识。
练习题一:矩形与圆的结合
在一个边长为8厘米的正方形内,有一个直径等于正方形边长的圆形。请计算这个圆形内部未被覆盖的区域(即阴影部分)的面积。
解答步骤:
1. 计算正方形的面积:\(A_{\text{square}} = 8 \times 8 = 64 \, \text{cm}^2\)。
2. 计算圆的面积:由于圆的直径为8厘米,半径为4厘米,因此 \(A_{\text{circle}} = \pi r^2 = \pi (4)^2 = 16\pi \, \text{cm}^2\)。
3. 阴影部分面积为正方形面积减去圆的面积:\(A_{\text{shadow}} = A_{\text{square}} - A_{\text{circle}} = 64 - 16\pi \, \text{cm}^2\)。
练习题二:扇形与三角形的组合
在一个半径为5厘米的圆中,画出一个圆心角为90°的扇形,并在其内部嵌入一个等腰直角三角形。求该三角形外部的阴影部分面积。
解答步骤:
1. 计算扇形的面积:扇形的圆心角为90°,占整个圆的四分之一,所以 \(A_{\text{sector}} = \frac{1}{4} \pi r^2 = \frac{1}{4} \pi (5)^2 = \frac{25\pi}{4} \, \text{cm}^2\)。
2. 计算三角形的面积:三角形是等腰直角三角形,其两条直角边均为5厘米,因此 \(A_{\text{triangle}} = \frac{1}{2} \times 5 \times 5 = 12.5 \, \text{cm}^2\)。
3. 阴影部分面积为扇形面积减去三角形面积:\(A_{\text{shadow}} = A_{\text{sector}} - A_{\text{triangle}} = \frac{25\pi}{4} - 12.5 \, \text{cm}^2\)。
练习题三:多边形与圆的重叠
在一个边长为6厘米的正六边形中,包含一个直径为6厘米的圆。求这个圆外部的正六边形区域(即阴影部分)的面积。
解答步骤:
1. 计算正六边形的面积:正六边形可以分成六个全等的等边三角形,每个三角形的底边为6厘米,高可以通过勾股定理求得为 \(h = \sqrt{6^2 - 3^2} = \sqrt{27} = 3\sqrt{3}\) 厘米。因此,单个三角形的面积为 \(\frac{1}{2} \times 6 \times 3\sqrt{3} = 9\sqrt{3} \, \text{cm}^2\),整个正六边形的面积为 \(A_{\text{hexagon}} = 6 \times 9\sqrt{3} = 54\sqrt{3} \, \text{cm}^2\)。
2. 计算圆的面积:圆的半径为3厘米,因此 \(A_{\text{circle}} = \pi r^2 = \pi (3)^2 = 9\pi \, \text{cm}^2\)。
3. 阴影部分面积为正六边形面积减去圆的面积:\(A_{\text{shadow}} = A_{\text{hexagon}} - A_{\text{circle}} = 54\sqrt{3} - 9\pi \, \text{cm}^2\)。
通过以上练习题,我们可以看到,解决阴影部分面积的问题需要灵活运用几何公式,并仔细分析图形之间的关系。希望这些练习能够帮助大家更好地掌握这一知识点。