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弧形的面积怎么推算的?

发布日期:2025-04-13

弧形是圆或椭圆一部分的形状,通常所说弧形面积指扇形(由圆心角的两条半径和圆心角所对的弧围成的图形)与三角形面积组合而成的面积。以下分情况介绍其面积的推算方法:

已知扇形圆心角为弧度制

扇形面积公式推导

设扇形的半径为rr,圆心角为α\alpha(弧度制) 。

圆的面积公式为S=πr2S = \pi r^{2},整个圆的圆心角是2π2\pi弧度。

由于扇形的圆心角占整个圆的圆心角的比例为α2π\frac{\alpha}{2\pi},那么扇形面积SS_{扇}占圆面积的比例也为α2π\frac{\alpha}{2\pi}

所以扇形面积S=α2π×πr2=12αr2S_{扇}=\frac{\alpha}{2\pi}×\pi r^{2}=\frac{1}{2}\alpha r^{2}

 

弧形面积(若弧形对应的图形为扇形减去三角形)

若弧形是由扇形减去一个等腰三角形构成(该等腰三角形的两腰为扇形半径rr )。

先求扇形面积S=12αr2S_{扇}=\frac{1}{2}\alpha r^{2}

再求三角形面积,该等腰三角形的顶角为α\alpha,两腰长为rr,根据三角形面积公式S=12absinCS=\frac{1}{2}ab\sin Ca,ba,b为三角形两边,CCa,ba,b夹角),此三角形面积S=12r×r×sinα=12r2sinαS_{\triangle}=\frac{1}{2}r\times r\times\sin\alpha=\frac{1}{2}r^{2}\sin\alpha

那么弧形面积S=SS=12αr212r2sinα=12r2(αsinα)S = S_{扇}-S_{\triangle}=\frac{1}{2}\alpha r^{2}-\frac{1}{2}r^{2}\sin\alpha=\frac{1}{2}r^{2}(\alpha - \sin\alpha)

 

已知扇形圆心角为角度制

扇形面积公式推导

设扇形半径为rr,圆心角为nn^{\circ}

同样圆的面积是S=πr2S = \pi r^{2},整个圆的圆心角是360360^{\circ}

扇形圆心角占整个圆的圆心角的比例为n360\frac{n}{360},所以扇形面积S=n360×πr2S_{扇}=\frac{n}{360}\times\pi r^{2}

 

弧形面积(若弧形对应的图形为扇形减去三角形)

先算出扇形面积S=n360×πr2S_{扇}=\frac{n}{360}\times\pi r^{2}

对于等腰三角形(两腰为rr,顶角为nn^{\circ} ),其面积S=12r2sinnS_{\triangle}=\frac{1}{2}r^{2}\sin n^{\circ}(根据S=12absinCS = \frac{1}{2}ab\sin C)。

则弧形面积S=SS=n360×πr212r2sinn=r2(nπ36012sinn)S = S_{扇}-S_{\triangle}=\frac{n}{360}\times\pi r^{2}-\frac{1}{2}r^{2}\sin n^{\circ}=r^{2}(\frac{n\pi}{360}-\frac{1}{2}\sin n^{\circ})

 

总之,计算弧形面积关键在于明确已知条件(圆心角是弧度制还是角度制、半径等),再选择合适的公式进行计算。

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