小学六年级五星题 求图中阴影部分面积

小学六年级五星题 求图中阴影部分面积

【分析】

此题的难点是阴影部分缺了左下的一个小角。由于是小学生的题目,不应该使用复杂的三角函数方法,且三角函数通常需要查表结算结果。考虑到题目中给出了边长的具体数值,因此题目期望的阴影部分面积结果也应该是一个数值,但由于涉及到圆,该数值也只能是一个近似值。

本文尝试用小学生能掌握的数学知识,采用估算法试解此题。解题基础要求是圆周率=3.1416和简单数值的开平方结果√2=1.414,期望的计算结果是精确到小数点后1~2位。

【解法过程】

(1)阴影部分面积=(长方形面积-两个圆的面积)÷2-左下角小块曲边形的面积=(200-157.08)÷2-左下角小块曲边形的面积=21.46-左下角小块曲边形的面积。现在需要估算左下角小块曲边形的面积。

(2)做辅助线如上图,其中A、B、C、D是正方形的四个角,E、F、M、N是各边的中点,O是圆心,P、Q、H、K分别是圆与直线DB、DE、DF的交点,X和Y分别是圆在P处的切线与直线DE、DF的交点。

(3)左下角曲边形DKN的面积S曲DKN=(S曲边形DMN-S曲边形DHPK)÷2。而S曲边形DMN=(S□ABCD-S☉O)÷4=(100-78.54)÷4=5.365

(说明:此处圆周率取3.1416,如PI取3.14,则结果为5.375)。

(4)由图中可以看出,曲边形DHPK的面积介于S△DXY’和S△DHK之间,且由于圆弧外凸,更接近于S△DXY。由于△DXY∽△DHK∽△DEF,故:

S△DXY=S△DEF×(DP÷DQ)^2

S△DHK=S△DEF×(DK÷DF)^2

而S△DEF=S□ABCD-S△ADE-S△CDF-S△BEF=100-25-25-12.5=37.5。

(5)根据圆的特性,MK垂直于DF,△DKM∽△DMF,有DK:DM=DM:DF,得DK=DM×DM÷DF=25÷5√5=√5。根据(4)计算得

S△DHK==37.5×(√5÷5√5)^2=37.5÷25=1.50

(6)计算得DP=OD-OP=5√2-5=2.07,DQ=DB-QB=10√2-2.5√2=5.175

根据(4)计算得S△DXY=37.5×((5√2-5)÷(10√2-2.5√2))^2

=37.5×((2-√2)÷3)^2=37.5×(6-4√2)÷9=1.433

(7)根据(4),S曲边形DHPK应在1.433和1.50之间,且更接近1.433。取三分之一接近,则估算S曲边形DHPK的面积≈1.433+(1.50-1.433)÷3=1.455。

(8)根据(1)和(2),S曲边形DKN=(5.365-1.455)÷2=1.955。

阴影部分面积=21.46-S曲边形DKN=21.46-1.955=19.505≈19.5或19.51

该估算值与通过三角函数计算出的值19.5039相比,误差约为0.2%。