初中数学题详解:正方形树叶形图案的周长

初中数学题详解:正方形树叶形图案的周长

弧长公式的应用 | 适合初中各年级学生

题目展示

如图,正方形ABCD中,分别以B、D为圆心,以正方形的边长a为半径画弧,形成树叶形(阴影部分)图案,则树叶形图案的周长为()

A. πa/2  |  B. πa  |  C. 2πa  |  D. 4πa

正方形树叶形图案示意图

解题思路详解

第一步:理解题意,分析图形

题目告诉我们:

  1. ABCD是正方形,边长为a
  2. 以B为圆心,a为半径画弧
  3. 以D为圆心,a为半径画弧
  4. 两条弧形成一个“树叶形”的阴影部分
  5. 求这个树叶形图案的周长

形象理解:想象一个正方形,从两个对角顶点各画一条弧,形成一个像树叶一样的形状。

第二步:确定弧的半径

观察图形:

  • 第一条弧:以B为圆心,卆径是BA(或BC),长度为a
  • 第二条弧:以D为圆心,卆径是DA(或DC),长度为a

两条弧的卆径都是a,这是因为正方形的四条边都相等,都等于a。

第三步:确定每条弧所对的圆心角

在正方形ABCD中:

  • ∠ABC = 90°(正方形的内角)
  • 以B为圆心的弧AC,所对的圆心角就是∠ABC = 90°

同理:

  • ∠ADC = 90°(正方形的内角)
  • 以D为圆心的弧AC,所对的圆心角就是∠ADC = 90°

所以,两条弧所对的圆心角都是90°。

第四步:计算一条弧的长度

弧长公式:

弧长 = (圆心角度数 ÷ 360°) × 圆的周长

公式解释:

  • 整个圆的周长 = 2πr(r是卆径)
  • 圆心角度数表示这条弧占整个圆的几分之几
  • 所以弧长就是圆周长的”圆心角度数/360°”

代入计算:

  • 圆心角 = 90°
  • 卆径r = a
  • 圆的周长 = 2πa
弧长 = (90° ÷ 360°) × 2πa
= (1/4) × 2πa = πa/2

所以,一条弧的长度是πa/2。

第五步:计算树叶形的总周长

树叶形由两条相同的弧组成:

总周长 = 第一条弧长 + 第二条弧长
= πa/2 + πa/2 = πa

第六步:验证答案

让我们再检查一遍:

  • 每条弧的圆心角是90°,占整个圆的1/4
  • 每条弧的长度 = (1/4) × 2πa = πa/2
  • 两条弧的总长度 = πa/2 × 2 = πa

答案正确!

最终答案:选项B:πa

知识点总结

1

正方形的性质

四条边相等,四个角都是90°的四边形。AB = BC = CD = DA = a。

2

圆的周长

圆一周的长度,公式为 C = 2πr,其中r是圆的卆径。

3

弧长公式

弧长 = (圆心角度数 ÷ 360°) × 2πr,圆心角越大,弧越长。

4

组合图形的周长

组合图形的周长等于各部分弧长之和。

举一反三练习

练习1:正方形边长为4cm,同样画树叶形,求周长。
答案:4π cm(两条弧的周长之和)
练习2:正方形边长为1cm,以一个顶点为圆心,边长为卆径画弧,求弧长。
答案:π/2 cm(45°圆心角的弧)
练习3:圆的卆径为3cm,圆心角为60°,求弧长。
答案:π cm(占圆的1/6)

常见误区提醒

易错点1:混淆弧长与扇形面积,弧长是曲线的长度,扇形面积是弧与两卆径围成的区域面积。
易错点2:计算弧长时忘记除以360°,直接用圆心角乘以周长。正确公式是:弧长 = (圆心角度数 ÷ 360°) × 2πr。
易错点3:混淆卆径与直径,弧长公式中的r是圆的卆径,不是直径。

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