求陰影部分面積是與圓有關(guān)的常見(jiàn)中考題型,主要考查扇形的面積計(jì)算公式。這類試題常常不是直接考查扇形面積的計(jì)算公式,而是需要先采用“割”或“補(bǔ)”的方法將不規(guī)則圖形轉(zhuǎn)化為規(guī)則圖形,再進(jìn)行計(jì)算。有時(shí),我們還會(huì)同時(shí)用到“割”和“補(bǔ)”的方法,也就是對(duì)圖形的陰影部分進(jìn)行“移花接木”。
一、利用全等“移花接木”
例1 (2023年·內(nèi)蒙古包頭)如圖1,正方形ABCD的邊長(zhǎng)為2,對(duì)角線AC、BD相交于點(diǎn)O,以點(diǎn)B為圓心,對(duì)角線BD的長(zhǎng)為半徑畫(huà)弧,交BC的延長(zhǎng)線于點(diǎn)E,則圖中陰影部分的面積為 。
【解析】從圖形可以看出:陰影部分是個(gè)不規(guī)則圖形,如果單純采用“割”的方法會(huì)比較煩瑣。注意到四邊形ABCD是正方形,根據(jù)正方形的性質(zhì)可以知道△AOD與△COB全等,故可將△AOD“移”到△COB處,“接”成扇形BED。此時(shí),陰影部分的面積就轉(zhuǎn)為求扇形BED的面積。由勾股定理得出BD=[22],所以陰影部分的面積為[45π×(22)2360]=π。
二、利用旋轉(zhuǎn)“移花接木”
例2 (2023年·湖南婁底)如圖2,正六邊形ABCDEF的外接圓⊙O的半徑為2,過(guò)圓心O的兩條直線l1、l2的夾角為60°,則圖中的陰影部分的面積為( )。
A.[43]π-[3] B.[43]π-[32]
C.[23]π-[3] D.[23]π-[32]
【解析】觀察圖形發(fā)現(xiàn):陰影部分分散在兩處,而且均為不規(guī)則圖形,所以我們需要考慮能否把它們“移”到一起。如圖3,連接OA、OC、OD。由⊙O是正六邊形的外接圓,可求得∠COD=60°,∠AOC=∠MON=120°,所以∠AON=∠COM。 所以扇形OAN逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°后能與扇形OCM重合,兩塊陰影部分“接”到一起組成弓形。所以S陰影=S扇形COD-S△COD。又因?yàn)镾扇形COD=[60×π×22360]=[23]π,S△COD=[12]×2×[3]=[3],所以S陰影=[23]π-[3]。故選C。
三、利用等積“移花接木”
例3 (2023·安徽淮南鳳臺(tái)四中三模)如圖4,點(diǎn)B在半圓O上,直徑AC=10,∠BAC=36°,則圖中陰影部分的面積為( )。
A.5π B.[52]π C.10π D.[54]π
【解析】圖中陰影部分同樣分為不相鄰的兩塊,必須“移”動(dòng)拼成一塊。我們觀察圖4,不難發(fā)現(xiàn),OB是△ABC的中線,所以O(shè)B把△ABC分成面積相等的兩個(gè)三角形,即△AOB的面積與△COB的面積相等,從而可以把兩塊陰影部分“接”到一起轉(zhuǎn)化為扇形OBC。因?yàn)椤螧AC=36°,所以∠BOC=2∠BAC=72°。因?yàn)橹睆紸C=10,所以O(shè)C=5。所以S扇形OBC=[72π×52360]=5π。所以S陰影=5π。故選A。
例4 (2023·廣西南寧高新區(qū)三模)如圖5,點(diǎn)O是半圓圓心,BE是半圓的直徑,點(diǎn)A、D在半圓上,且AD∥BO,∠ABO=60°,AB=8,過(guò)點(diǎn)D作DC⊥BE于點(diǎn)C,則陰影部分的面積是( )。
A.[64π3] B.[32π3]
C.[64π3]-[83] D.[64π3]-[323]
【解析】圖中陰影部分沿AB“割”成弓形和△ABD。連接OA,如圖6,因?yàn)椤螦BO=60°,OA=OB,所以△AOB是等邊三角形,所以O(shè)A=OB=AB=8。因?yàn)锳D∥BO,所以∠OAD=∠AOB=60°,可得△AOD是等邊三角形,所以四邊形ABOD是菱形,AB∥DO,△ABD與△AOB是同底等高的三角形?!鰽OB與△ABD通過(guò)等積變換,與弓形“接”成扇形OAB,此時(shí)S陰影=S扇形AOB=[60π×82360]=[32π3]。故選B。
(作者單位:江蘇省泰州市姜堰區(qū)實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué))