扇形的面积计算可以根据已知条件选择不同的公式,下面内容是具体技巧及推导经过:
一、基于圆心角(角度制)的计算
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公式:
若已知圆心角的度数 \( n^\circ \) 和半径 \( r \),则扇形面积为:
\[S = \fracn}360} \times \pi r\]
该公式通过将圆的总面积按圆心角比例分配得到。 -
示例:
若圆心角为 \( 60^\circ \),半径为 5 cm,则面积为:
\[S = \frac60}360} \times \pi \times 5 = \frac1}6} \times 25\pi \approx 13.09 \, \textcm}\]
二、基于圆心角(弧度制)的计算
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公式:
若圆心角为弧度 \( \theta \),半径为 \( r \),则面积公式简化为:
\[S = \frac1}2} \theta r\]
该公式由弧长公式 \( l = \theta r \) 推导而来,结合三角形面积类比(底为弧长,高为半径)。 -
示例:
若圆心角为 \( \frac\pi}3} \) 弧度,半径为 6 m,则面积为:
\[S = \frac1}2} \times \frac\pi}3} \times 6 = \frac1}2} \times 12\pi = 6\pi \, \textm}\]
三、基于弧长的计算
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公式:
若已知弧长 \( l \) 和半径 \( r \),则扇形面积为:
\[S = \frac1}2} l r\]
该公式通过将弧长视为三角形的“底”,半径视为“高”推导而来。 -
示例:
若弧长为 10 cm,半径为 4 cm,则面积为:
\[S = \frac1}2} \times 10 \times 4 = 20 \, \textcm}\]
四、公式推导与关联
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角度与弧度的转换:
弧度制下 \( 1^\circ = \frac\pi}180} \) 弧度,因此两种公式本质相同。例如,\( n^\circ \) 转换为弧度 \( \theta = \fracn\pi}180} \),代入弧度公式可得角度公式。 -
与圆面积的关系:
扇形是圆的一部分,其面积可视为圆心角占整个圆(360°或 \( 2\pi \) 弧度)的比例。
五、独特情形——半圆
半圆是圆心角为 \( 180^\circ \)(或 \( \pi \) 弧度)的扇形,其面积为圆的一半:
\[S_\text半圆}} = \frac1}2} \pi r\]
该重点拎出来说可作为公式验证的参考。
- 角度制:\( S = \fracn}360} \pi r \)
- 弧度制:\( S = \frac1}2} \theta r \)
- 弧长相关:\( S = \frac1}2} l r \)
根据已知条件选择合适公式即可。