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網紅題,求陰影面積,真的是小升初奧數題目嗎?

2019-06-05娛樂

可以先把這個圖形旋轉一下,然後成為下圖:

這個時候,由於各種的對稱性,我們只需要求出 A_{1} 和 A_{2} 的面積,然後乘以 4 就是總的陰影面積。

可以看到裏面有一個 小圓 ,一個 大圓 。基於小圓是 \left( x-5 \right)^{2}+\left( y-5 \right)^{2}=25 和大圓是 \left( x-10 \right)^{2}+\left( y-10 \right)^{2}=100 ,我們就知道我們需要的曲線是:

· 小圓的曲線: y=5-\sqrt{25-\left( x-5 \right)^{2}} ,記為 f_{1} ;

· 大圓的曲線: y=10-\sqrt{100-\left( x-10 \right)^{2}} ,記為 f_{2} ;

· 直線 l : y=x ,記為 f_{3} .

也即是此圖所示:

這時,我們要求出圖中的三個 交點 ,只需要它們的 x 座標,可知分別是:

d_{1}=\frac{5\left( 2-\sqrt{2} \right)}{2} ; d_{2}=5\left( 2-\sqrt{2} \right) ; d_{3}=\frac{5\left( 3+\sqrt{7} \right)}{4} .

那麽則知, A_{1}=\int_{d_{1}}^{d_{2}}\int_{f_{1}}^{f_{3}}1dydx ; A_{2}=\int_{d_{2}}^{d_{3}}\int_{f_{1}}^{f_{2}}1dydx .

因此,我們可以求出:

A_{1}=\frac{100\left( \left( 1-\sqrt{2} \right)\sqrt{2\sqrt{2}-2}+\arcsin\left( 1-\sqrt{2} \right)+1 \right)+25\pi}{8}-25\left( \sqrt{2}-1 \right)

A_{2}=\frac{25\left( \left( \sqrt{2}-1 \right)\sqrt{2\sqrt{2}-2}-\pi-3+\arcsin\left( \sqrt{2}-1 \right)+\arcsin\left( \frac{\sqrt{7}-1}{4} \right) \right)}{2}\\+\frac{25\left( 4\sqrt{2}+7 \right)}{4}+50\arcsin\left( \frac{5-\sqrt{7}}{8} \right)

那麽就知道: A_{總的陰影面積}=4\left( A_{1}+A_{2} \right) 。

這個 A_{1} 大約是: A_{1}\approx1.911045844650894 ;

這個 A_{2} 大約是: A_{2}\approx5.408017131866497 ;

保留 10 位小數,則 A_{總的陰影面積}\approx 29.2762519061 .