
第07講 正多邊形與圓、扇形的弧長與面積 知識點(diǎn)01 正多邊形與圓 正多邊形的概念: 各條邊 相等 ,各個角也 相等 的多邊形叫做正多邊。 圓的內(nèi)接正多邊形: 把一個圓 平均 分成n(n是大于2的自然數(shù))份,依次連接各 分點(diǎn) 所得的多邊形是這個圓 的 內(nèi)接正多邊形 ,這個圓叫做這個正多邊形的 外接圓 。 圓的內(nèi)接正多邊形的相關(guān)概念: (1)中心:正多邊形的 外接圓 的圓心叫做正多邊形的中心。 即O既是圓心也是正多邊形的中心。 (2)正多邊形的半徑: 外接圓 的半徑叫做正多邊形的半徑。 即OB既是圓的半徑,也是正多邊形的半徑。 (3)中心角:正多邊形每一邊所對的 圓心角 叫做正多邊形 的中心角。正多邊形的中心角度數(shù)為 。 即∠BOC是正多邊形的一個中心角。 (4)邊心距: 中心 到正多邊形的 邊 的距離叫做正多邊形的邊心距。 即過O做邊BC的垂線即為邊心距。 題型考點(diǎn):①概念的理解。②有關(guān)的計(jì)算。 【即學(xué)即練1】 1.下列說法不正確的是( ?。?A.圓內(nèi)正n邊形的中心角為 B.各邊相等的,各角相等的多邊形是正多邊形 C.各邊相等的圓內(nèi)接多邊形是正多邊形 D.各角相等的多邊形是正多邊形 【解答】解:A、B、C、正確; D、各邊相等的,各角相等的多邊形是正多邊形,故不對. 故選:D. 【即學(xué)即練2】 2.如圖,五邊形ABCDE是⊙O的內(nèi)接正五邊形,則正五邊形中心角∠COD的度數(shù)是( ?。? A.60° B.36° C.76° D.72° 【解答】解:∵五邊形ABCDE是⊙O的內(nèi)接正五邊形, ∴五邊形ABCDE的中心角∠COD的度數(shù)為=72°, 故選:D 【即學(xué)即練3】 3.如圖,在圓內(nèi)接正六邊形ABCDEF中,BF,BD分別交AC于點(diǎn)G,H.若該圓的半徑為15厘米,則線段GH的長為( ) A.厘米 B.5厘米 C.3厘米 D.10厘米 【解答】解:∵在圓內(nèi)接正六邊形ABCDEF中,AB=AF=BC=CD,∠BAF=∠ABC=∠BCD=120°, ∴∠AFB=∠ABF=∠BAC=∠ACB=∠CBD=∠BDC=30°, ∴AG=BG,BH=CH, ∵∠GBH=∠BGH=∠BHG=60°, ∴AG=GH=BG=BH=CH, 連接OA,OB交AC于N, 則OB⊥AC,∠AOB=60°, ∵OA=15cm, ∴AN=OA=(cm), ∴AC=2AN=15(cm), ∴GH=AC=5(cm), 故選:B. 【即學(xué)即練4】 4.如圖,⊙O的周長等于4πcm,則它的內(nèi)接正六邊形ABCDEF的面積是( ?。? A. B. C. D. 【解答】解:如圖,連接OA、OB,作OG⊥AB于點(diǎn)G, ∵⊙O的周長等于4πcm, ∴⊙O的半徑為:=2, ∵ABCDEF是⊙O的內(nèi)接正六邊形, ∴OA=OB=AB=2, ∵OG⊥AB, ∴AG=BG=AB=1, ∴OG=, ∴S△AOB=AB?OG =2× =. ∴它的內(nèi)接正六邊形ABCDEF的面積是6S△AOB=6(cm2). 故選:C. 【即學(xué)即練5】 5.如圖,將正六邊形ABCDEF放在直角坐標(biāo)系中,中心與坐標(biāo)原點(diǎn)重合,若點(diǎn)A的坐標(biāo)為(﹣2,0),則點(diǎn)F的坐標(biāo)為 ?。ī?,)?。? 【解答】解:連接OE,OF. ∵∠EOF==60°,OE=OF, ∴△EOF是等邊三角形, ∵正六邊形ABCDEF, ∴OE=OF=OA=2. 設(shè)EF交y軸于G, 由正六邊形是軸對稱圖形知,∠GOF=30°. 在Rt△GOF中,∠GOF=30°,OF=2, ∴GF=OF=1,OG==. ∴F(﹣1,). 故答案為(﹣1,). 知識點(diǎn)02 正多邊形的畫法 正多邊形的畫法: 利用等分圓的方法畫等多邊形。 題型考點(diǎn):①根據(jù)要求作圖。 【即學(xué)即練1】 6.在圖中,試分別按要求畫出圓O的內(nèi)接正多邊形. 【解答】解:如圖所示: 知識點(diǎn)03 扇形的弧長 扇形弧長的定義: 扇形的弧長就是扇形兩條 半徑 間 圓弧 的長度。 扇形弧長的計(jì)算公式: 在半徑為r的圓中,n°的圓心角所對的弧的長度為 。 題型考點(diǎn):①弧長的計(jì)算。 【即學(xué)即練1】 7.如圖,AB是⊙O的直徑,C是⊙O上一點(diǎn),連接AC,OC,若AB=6,∠A=30°,則的長為( ?。? A.6π B.2π C.π D.π 【解答】解:∵直徑AB=6, ∴半徑OB=3, ∵圓周角∠A=30°, ∴圓心角∠BOC=2∠A=60°, ∴的長是=π, 故選:D. 【即學(xué)即練2】 8.如圖,扇形OAB中,OB=3,∠AOB=100°,點(diǎn)C在OB上,連接AC,點(diǎn)O關(guān)于AC的對稱點(diǎn)D剛好落在上,則的長是( ) A. B. C. D. 【解答】解:連接OD, ∵點(diǎn)D是點(diǎn)O關(guān)于AC的對稱點(diǎn), ∴AD=OA, ∵OA=OD, ∴OA=OD=AD, ∴△OAD為等邊三角形, ∴∠AOD=60°, ∴∠BOD=100°﹣60°=40°, ∴的長==π, 故選:B. 知識點(diǎn)04 扇形的面積 扇形的面積計(jì)算公式: 方法1:已知扇形的圓心角為n°,半徑為r,則扇形的面積為: 。 方法2:已知扇形的半徑為r,弧長為l,則扇形的面積公式為: 。 題型考點(diǎn):①扇形面積的計(jì)算。②面積公式的應(yīng)用。 【即學(xué)即練1】 9.已知一個扇形的半徑為6cm,圓心角為150°,則這個扇形的面積為 15π cm2. 【解答】解:根據(jù)扇形的面積公式,得 S扇==15π(cm2). 故答案為:15π. 【即學(xué)即練2】 10.如果一個扇形的弧長等于它的半徑,那么此扇形稱為“等邊扇形”.則半徑為2的“等邊扇形”的面積為 2 . 【解答】解:∵S=lr,∴S=×2×2=2, 故答案為2. 【即學(xué)即練3】 11.如圖,△ABC中,D為BC的中點(diǎn),以D為圓心,BD長為半徑畫一弧,交AC于點(diǎn)E,若∠A=60°,∠ABC=100°,BC=4,則扇形BDE的面積為 ?。? 【解答】解:∵∠A=60°,∠B=100°, ∴∠C=20°, 又∵D為BC的中點(diǎn), ∴BD=DC=BC=2, ∵DE=DB, ∴DE=DC=2, ∴∠DEC=∠C=20°, ∴∠BDE=40°, ∴扇形BDE的面積=, 故答案為:. 【即學(xué)即練4】 12.扇形的弧長為20πcm,面積為240πcm2,則扇形的半徑為 24 cm. 【解答】解:∵S扇形=lr ∴240π=?20π?r ∴r=24 (cm) 題型01 正多邊形與圓的相關(guān)計(jì)算 【典例1】 如圖,⊙O是正五邊形ABCDE的外接圓,點(diǎn)P為ED上的一點(diǎn),則∠APC的度數(shù)為 72°?。? 【解答】解:如圖,連接OA,OC, ∵ABCDE是正五邊形, ∴∠AOC=×2=144°, ∴∠APC=∠AOC=72°, 故答案為:72°. 【典例2】 如圖,在正五邊形ABCDE中,連接AC,以點(diǎn)A為圓心,AB為半徑畫圓弧交AC于點(diǎn)F,連接DF.則∠FDC的度數(shù)是( ?。? A.18° B.30° C.36° D.40° 【解答】解:∵五邊形ABCDE是正五邊形, ∴∠AED=∠EAB=∠ABC=108°, ∵BA=BC, ∴∠BAC=∠BCA=36°, ∴∠EAC=72°, ∴∠AED+∠EAC=180°, ∴DE∥AF, ∵AE=AF=DE, ∴四邊形AEDF是菱形, ∴∠EDF=∠EAF=72°, ∵∠EDC=108°, ∴∠FDC=36°, 故選:C. 【典例3】 如圖,正六邊形ABCDEF的邊長為2,則△ACE的周長為 6?。? 【解答】解:作BG⊥AC,垂足為G.如圖所示: 則AC=2AG, ∵AB=BC, ∴AG=CG, ∵六邊形ABCDEF是正六邊形, ∴∠ABC=120°,AB=BC=2, ∴∠BAC=30°, ∴AG=AB?cos30°=2×=, ∴AC=2×=2, ∴△ACE的周長為3×2=6. 故答案為6. 【典例4】 如圖,正六邊形內(nèi)接于⊙O中,已知外接圓的半徑為2,則陰影部分面積為 4π﹣6?。? 【解答】解:已知圓的半徑為2,則面積為4π,空白正六邊形為六個邊長為2的正三角形,每個三角形面積為,則正六邊形面積為6,所以陰影面積為4π﹣6 題型02 扇形的弧長計(jì)算 【典例1】 若扇形的圓心角為90°,半徑為6,則該扇形的弧長為 3π?。?【解答】解:該扇形的弧長==3π. 故答案為:3π. 【典例2】 如圖所示的正方形網(wǎng)格中,O,A,B,C,D是網(wǎng)格線交點(diǎn),若與所在圓的圓心都為點(diǎn)O,則與的長度之比為?。? . 【解答】解:由勾股定理得,OC=OD==2, 則OC2+OD2=CD2, ∴∠COD=90°, ∴與的長度之比=:=:1, 故答案為::1. 【典例3】 如圖,王虎使一長為4cm,寬為3cm的長方形木板,在桌面上做無滑動的翻滾(順時針方向)木板上點(diǎn)A位置變化為A→A1→A2,其中第二次翻滾被桌面上一小木塊擋住,使木板與桌面成30°角,則點(diǎn)A翻滾到A2位置時共走過的路徑長為( ?。? A.10cm B.4πcm C. D. 【解答】解:點(diǎn)A以B為旋轉(zhuǎn)中心,以∠ABA1為旋轉(zhuǎn)角,順時針旋轉(zhuǎn)得到A1;A2是由A1以C為旋轉(zhuǎn)中心,以∠A1CA2為旋轉(zhuǎn)角,順時針旋轉(zhuǎn)得到, ∵∠ABA1=90°,∠A1CA2=60°,AB==5cm,CA1=3cm, ∴點(diǎn)A翻滾到A2位置時共走過的路徑長=+=π(cm). 故選:C. 【典例4】 一位小朋友在粗糙不打滑的“Z”字形平面軌道上滾動一個半徑為10cm的圓盤,如圖所示,AB與CD是水平的,BC與水平面的夾角為60°,其中AB=60cm,CD=40cm,BC=40cm,那么該小朋友將圓盤從A點(diǎn)滾動到D點(diǎn)其圓心所經(jīng)過的路線長為 () cm. 【解答】解:A點(diǎn)滾動到D點(diǎn)其圓心所經(jīng)過的路線=(60+40+40)﹣+ =(cm). 故答案為:(). 題型03 陰影部分的面積計(jì)算 【典例1】 如圖,將矩形ABCD繞點(diǎn)C沿順時針方向旋轉(zhuǎn)90°到矩形A′B′CD′的位置時,若AB=2,AD=4,則陰影部分的面積為( ?。? A.π﹣ B.π﹣2 C.π﹣4 D.π﹣2 【解答】解:連接CE, ∵四邊形ABCD是矩形, ∴∠ADC=∠BCD=90°, Rt△EDC中,∵CE=CB=4,CD=2, ∴ED==2,∠CED=30°, ∴∠ECD=60°, S陰影=﹣=﹣2. 故選:D. 【典例2】 如圖,正方形ABCD的邊長為4,以BC為直徑的半圓O交對角線BD于點(diǎn)E.則圖中陰影部分的面積為( ?。? A.8﹣π B.4+π C.6﹣π D.3+π 【解答】解:∵正方形ABCD邊長為4, ∴AB=BC=CD=DA=4, ∴陰影部分的面積是:×42﹣[﹣×42]=6﹣π, 故選:C. 【典例3】 如圖,以矩形ABCD的對角線AC為直徑畫圓,點(diǎn)D、B在該圓上,再以點(diǎn)A為圓心,AB的長為半徑畫弧,交AC于點(diǎn)E.若AC=2,∠BAC=30°.則圖中影部分的面積和為 π﹣?。ńY(jié)果保留根號和π). 【解答】解:設(shè)AC的中點(diǎn)為O,連接OB, ∵AC=2, ∴OA=OC=OB=1, ∴S△AOB=×=, ∵∠BAC=30°, ∴∠BOC=60°, ∴S△BOC==, ∵四邊形ABCD是矩形,∠BAC=30°.AC=2, ∴∠ADC=90°,∠ACD=30°, ∴AD=AC=1,CD=AC=, ∴S△ADC==, ∵S陰=S半圓﹣S△ADC+S△AOB+S扇形BOC﹣S扇形ABE=π﹣++﹣=π﹣++﹣=π﹣. 故答案為:π﹣. 【典例4】 如圖,在△ABC中,BC=4,以點(diǎn)A為圓心、2為半徑的⊙A與BC相切于點(diǎn)D,交AB于E,交AC于F,點(diǎn)P是⊙A上的一點(diǎn),且∠EPF=40°,則圖中陰影部分的面積是 4?。ńY(jié)果保留π). 【解答】解:連接AD,則AD⊥BC; △ABC中,BC=4,AD=2; ∴S△ABC=BC?AD=4. ∵∠EAF=2∠EPF=80°,AE=AF=2; ∴S扇形EAF==; ∴S陰影=S△ABC﹣S扇形EAF=4﹣. 1.若⊙O的內(nèi)接正n邊形的邊長與⊙O的半徑相等,則n的值為( ?。?A.4 B.5 C.6 D.7 【解答】解:∵⊙O的半徑與這個正n邊形的邊長相等, ∴這個多邊形的中心角=60°, ∴=60°, ∴n=6, 故選:C. 2.已知圓內(nèi)接正六邊形的半徑為2,則該內(nèi)接正六邊形的邊心距為( ?。?A.1 B.2 C. D. 【解答】解:連接OA,作OM⊥AB,則∠AOM=30°,OA=2, ∴AM=1, 根據(jù)勾股定理可得, ∴正六邊形的邊心距是. 故選:C. 3.如圖,AB是⊙O的直徑,C是⊙O上一點(diǎn),AC=4,BC=3,CD平分∠ACB交⊙O于點(diǎn)D,則劣弧AD的長為( ?。? A.π B.π C.2π D.π 【解答】解:連接OD, ∵AB是⊙O的直徑, ∴∠ACB=90° 在Rt△ABC中,AC=4,BC=3, 由勾股定理得AB=5, ∴AO=2.5, ∵CD平分∠ACB, ∴∠ACD=∠ACB=45°, 由圓周角定理得∠AOD=2∠ACD=90°, ∴劣弧AD的長為=π. 故選:A. 4.道路施工部門在鋪設(shè)如圖所示的管道時,需要先按照其中心線計(jì)算長度后再備料.圖中的管道中心線的長為(單位:m)( ?。? A. B. C. D. 【解答】解:圖中的管道中心線的長為=(m), 故選:B. 5.如圖,將一個圓分成甲、乙、丙三個扇形,其圓心角度數(shù)之比為2:3:4.若圓的半徑為3,則扇形乙的面積為( ) A. B. C.3π D.4π 【解答】解:∵甲、乙、丙三個扇形的圓心角的度數(shù)之比為2:3:4, ∴扇形乙的圓心角360°×=120°, ∴扇形乙的面積==3π, 故選:C. 6.如圖,在△ABC中,AB=5,AC=3,BC=4,將△ABC繞點(diǎn)A逆時針旋轉(zhuǎn)30°后得到△ADE,點(diǎn)B經(jīng)過的路徑為BD,則圖中陰影部分的面積為( ?。? A. B. C. D. 【解答】解:∵AB=5,AC=3,BC=4, ∴△ABC為直角三角形, 由題意得,△AED的面積=△ABC的面積, 由圖形可知,陰影部分的面積=△AED的面積+扇形ADB的面積﹣△ABC的面積, ∴陰影部分的面積=扇形ADB的面積==, 故選:D. 7.如圖,在邊長為的正八邊形ABCDEFGH中,已知I,J,K,L分別是邊AH,BC,DE,F(xiàn)G上的動點(diǎn),且滿足IA=JC=KE=LG,則四邊形IJKL面積的最大值為( ?。? A. B. C. D. 【解答】解:連接ⅠK,JL, ∵正八邊形,IA=JC=KE=LG, ∴IJ=JK=KL=LI,IK=JL, ∴四邊形IJKL為正方形, ∴四邊形IJKL的面積為IJ2, 當(dāng)IJ最大時,四邊形IJKL的面積最大, ∴IJ=AC即為正八邊形的對角線時,四邊形IJKG的面積最大, 如圖,連接AE,CG交于點(diǎn)O,連接OB,交AC于點(diǎn)M, 則△AOC為等腰直角三角形,O為正八邊形的中心, ∴OC=OB=OA,OB垂直平分AC, ∴, 設(shè)OM=AM=x, 則, ∴, 在Rt△AMB 中,AB2=BM2+AM2, 即 , 解得: (負(fù)值不合題意,舍去), ∴, ∴四邊形IJKL的最大面積為, 故選:A. 8.如圖,在半徑為6cm的⊙O中,點(diǎn)A是劣弧的中點(diǎn),點(diǎn)D是優(yōu)弧上一點(diǎn),且∠D=30°,下列四個結(jié)論:①OA⊥BC;②BC=3cm;③扇形OCAB的面積為12π;④四邊形ABOC是菱形.其中正確結(jié)論的序號是( ?。? A.①③ B.①②③④ C.②③④ D.①③④ 【解答】解:∵點(diǎn)A是劣弧的中點(diǎn), ∴OA⊥BC,所以①正確; ∵∠AOC=2∠D=60°,OA=OC, ∴△OAC為等邊三角形, ∴BC=2×6×=6,所以②錯誤; 同理可得△AOB為等邊三角形, ∴∠AOB=60°, ∴∠BOC=120°, ∴扇形OCAB的面積為=12π,所以③正確; ∵AB=AC=OA=OC=OB, ∴四邊形ABOC是菱形,所以④正確. 故選:D. 9.如圖,在等邊三角形ABC中,D為BC的中點(diǎn),交AC于點(diǎn)E,若AB=2,則的長為 . 【解答】解:如圖,取AB的中點(diǎn)O,連接OE,OD. ∵△ABC是等邊三角形, ∴∠A=∠B=60°, ∵OA=OE=OB=OD, ∴△AOE,△BOD都是等邊三角形, ∴∠AOE=∠BOD=60°, ∴∠DOE=180°﹣2×60°=60°, ∴的長==, 故答案為:. 10.如圖,C,D是以AB為直徑的半圓上的兩點(diǎn),連接BC,CD,AC,BD,BC=CD,∠ACD=30°,AB=12,則圖中陰影部分的面積為 ?。? 【解答】解:連接OD,OC,OC交BD于點(diǎn)E,過點(diǎn)O作OF⊥CD于點(diǎn)F,則:OD=OC=OB; ∵AB為直徑, ∴∠ACB=90°, ∵∠ACD=30°,AB=12, ∴, ∵BC=CD,為半圓, ∴, ∵OD=OC=OB, ∴,△COD為等邊三角形, ∴OE⊥BD,BD=2BE,, ∴,,, ∴, ∴S陰影=S扇形OCB+S△OCD﹣S△OBD = =6π. 故答案為:6π. 11.如圖,正五邊形ABCDE的邊長為4,以AB為邊作等邊△ABF,則圖中陰影部分的面積為 . 【解答】解:在正五邊形ABCDE中,, ∵△ABF是等邊三角形, ∴∠FAB=60°, ∴∠EAF=48°, ∴, 故答案為:. 12.以正五邊形ABCDE的頂點(diǎn)C為旋轉(zhuǎn)中心,按順時針方向旋轉(zhuǎn),使得新五邊形A'B'CD'E'的頂點(diǎn)D'落在直線BC上,則正五邊形ABCDE旋轉(zhuǎn)的度數(shù)至少為 °. 【解答】解:∵正五邊形的每一個外角都是72°, ∴將正五邊形ABCDE的C點(diǎn)固定,并依順時針方向旋轉(zhuǎn),則旋轉(zhuǎn)72°,可使得新五邊形A′B′CD′E′的頂點(diǎn)D′第一次落在直線BC上, ∴正五邊形ABCDE旋轉(zhuǎn)的度數(shù)至少為72°, 故答案為:72. 13.如圖,AB是⊙O的直徑,AB=6,AC是⊙O的弦,∠BAC=30°,延長AB到D,連接CD,AC=CD. (1)求證:CD是⊙O的切線; (2)以BC為邊的圓內(nèi)接正多邊形的周長等于 ?。? 【解答】(1)證明:如圖,連接OC, ∵OA=OC, ∴∠OAC=∠OCA=30°, ∵AC=CCD, ∴∠OAC=∠ODC=30°, ∴∠OCD=180°﹣30°﹣60°=90°, 即OC⊥CD, 又∵OC是半徑, ∴CD是⊙O的切線; (2)解:∵∠BOC=60°, ∴以BC為邊的圓內(nèi)接正多邊形是圓內(nèi)接正六邊形, ∴BC=AB=3, ∴以BC為邊的圓內(nèi)接正六邊形的周長為3×6=18. 故答案為:18. 14.如圖,在⊙O中,AB、AC是互相垂直且相等的兩條弦,OD⊥AB,OE⊥AC,垂足分別為D、E. (1)求證:四邊形ADOE是正方形; (2)若AB=4cm,求劣弧的長. 【解答】(1)證明:∵AC⊥AB,OD⊥AB,OE⊥AC, ∴四邊形ADOE是矩形,,, 又∵AB=AC, ∴AD=AE, ∴四邊形ADOE是正方形. (2)解:如圖,連接OA,OB, ∵四邊形ADOE是正方形, ∴cm, 在Rt△OAE中,由勾股定理可得:cm, ∴OA=OB=2cm. 由(1)得四邊形ADOE是正方形, 則∠AOD=∠BOD=45°, ∴∠AOB=90°, ∴. 15.如圖,在正方形ABCD中有一點(diǎn)P,連接AP、BP,旋轉(zhuǎn)△APB到△CEB的位置. (1)若正方形的邊長是8,PB=4.求陰影部分面積; (2)若PB=4,PA=7,∠APB=135°,求PC的長. 【解答】解:(1)∵把△APB旋轉(zhuǎn)到△CEB的位置, ∴△APB≌△CEB, ∴BP=BE,∠ABP=∠EBC, 以B為圓心,BP畫弧交AB于F點(diǎn),如圖, ∴扇形BFP的面積=扇形BEQ, ∴圖形ECQ的面積=圖形AFP的面積, ∴S陰影部分=S扇形BAC﹣S扇形PBE=﹣ =12π; (2)連PE, ∴△APB≌△CEB, ∴BP=BE=4,∠ABP=∠EBC,PA=EC=7,∠BEC=∠APB=135°, ∴△PBE為等腰直角三角形, ∴∠BEP=45°,PE=4, ∴∠PEC=135°﹣45°=90°, ∴PC===9. 課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)①正多邊形與圓的相關(guān)概念及其關(guān)系 ②正多邊形的畫法 ③扇形的弧長與面積的計(jì)算公式理解正多邊形與圓的相關(guān)概念。 理解并掌握正多邊形的半徑與邊長,邊心距,中心角之間關(guān)系。 學(xué)會利用等分圓的方法畫正多邊形。 掌握并利用扇形的周長與面積計(jì)算公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。
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