内容正文:
专题03 不规则图形面积的求法
题型梳理
题型方法
题型一 和差法
题型二 等积转化法
题型三 容斥原理法
题型方法
【题型一】和差法
【例1】(2024九年级上·江苏·专题练习)如图,正方形的边长为8,以为直径的半圆O交对角线于点E,则阴影部分的面积是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】本题考查了扇形面积的计算,正方形的性质,解题的关键是修改利用分割法求阴影部分面积.据图形可得,阴影部分的面积等于三角形的面积减去扇形的面积,代入面积公式进行计算即可.
【详解】解:∵四边形为正方形,
∴,
∴,
∴.
故选:D.
【举一反三】【变式1】(24-25九年级上·江苏宿迁·期末)如图,在扇形中,,点在上且垂直平分线段,为垂足,以为圆心,为半径作弧交于点,则阴影部分面积等于 .
【答案】
【分析】本题考查扇形面积的计算,线段的中垂线,根据中垂线的性质以及直角三角形的边角关系可得,再根据扇形面积、三角形面积以及图形中各个部分面积之间的和差关系进行计算即可.掌握扇形面积的计算方法以及线段中垂线的性质是正确解答的关键.
【详解】解:如图,连接,
是的中垂线,
,,
,,,
,
,
,
故答案为:.
【变式2】(24-25九年级上·江苏扬州·期中)如图,已知中,,以为直径作,交与点,过点作交于点,连接.
(1)判断与的位置关系,并说明理由;
(2)若,,求图中阴影部分的面积.
【答案】(1)与相切,理由见解析
(2)
【分析】(1)连接,如图所示,根据平行线的性质得到,求得,根据全等三角形的性质得到,根据切线的判定定理得到结论;
(2)根据三角形的内角和定理得到,根据圆周角定理得到,根据三角形的面积公式和扇形的面积公式即可得到结论.
【详解】(1)解:与相切,
理由如下:
连接,如图所示:
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
在与中,
,
∴,
∴,
∵是的半径,
∴与相切;
(2)解:∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴
.
【点睛】本题考查了直线与圆的位置关系、全等三角形的判定和性质、圆周角定理、求不规则图形面积、扇形面积的计算等知识,熟练掌握切线的判定定理、不规则图形面积求法是解题的关键.
【变式3】(22-23九年级上·江苏扬州·期中)如图,在中,,以为直径的与边交于点D,E为的中点,连接.
(1)求证:是的切线;
(2)若,求阴影部分面积.
【答案】(1)详见解析
(2)
【分析】本题主要考查了切线的判定,扇形的面积,直角三角形的性质,正方形的判定和性质等知识点,
(1)连接、,结合为直径可得到,为中点,可得到,再利用角的和差可求得,可得为切线;
(2)如图,连,先证,得,求出,再证出四边形为正方形,进而即可求出阴影部面积;
熟练掌握其性质,正确作出辅助线是解决此题的关键.
【详解】(1)证明:如图,连接、,
,
,
为的直径,
,
,
为的中点,
,
,
,
即,
,
∵为圆的半径,
为的切线;
(2)解:如图,连,
∵,,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴,
∵为直径,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵E为的中点,
∴,
∴四边形为正方形,
∴,
∴.
【题型二】等积转化法
【例2】(21-22九年级上·江苏泰州·期末)如图,半径为5的扇形AOB中,∠AOB=90°,点C在OB上,点E在OA上,点D在弧AB上,四边形OCDE是正方形,则图中阴影部分的面积等于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】连接OD,交CE于点F.由正方形的性质得出,.即根据扇形面积公式求出扇形AOD的面积即可.
【详解】如图,连接OD,交CE于点F.
∵四边形OCDE是正方形,
∴,,
∴.
故选B.
【点睛】本题考查正方形的性质,扇形的面积公式.理解是解题关键.
【举一反三】【变式1】(24-25九年级上·江苏扬州·期中)如图,在中,,以为直径的与,分别交于点,,连接,,若,,则阴影部分的面积为 .
【答案】
【分析】根据直径所对的圆周角是直角得到,再根据等腰三角形三线合一得出点是的中点,从而得出是的中位线,于是,根据同底等高得到和的面积相等,从而阴影部分的面积转化为扇形的面积,根据扇形面积公式计算出扇形的面积即可得出阴影部分的面积.
【详解】解:连接 ,,
为的直径,
,
,
,
即点是的中点,
点是的中点,
是的中位线,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
故答案为:.
【点睛】本题主要考查了扇形的面积,圆周角定理,中位线定理,平行线间的距离相等,等腰三角形的三线合一,不规则图形的面积求法,把不规则图形转化为规则图形计算面积是解题的关键.
【变式2】(20-21九年级上·江苏南通·期中)如图,AB为⊙O的直径,射线AD交⊙O于点F,点C为劣弧的中点,CE为⊙O的切线交AD于点E,连接AC.
(1)求证:CE⊥AD;
(2)若∠BAC=30°,AB=4,求阴影部分的面积.
【答案】(1)见解析;(2)π
【分析】(1)连接BF,OC,由题意易得∠AFB=90°,即BF⊥AD,OC⊥CE,进而可得BF∥CE,然后问题可求证;
(2)连接OF,CF,由题意易得∠BOC=60°,,进而可得CF∥AB,则有阴影部分的面积=S扇形COF,然后根据扇形面积计算公式可求解.
【详解】解:(1)如图1,连接BF,OC,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠AFB=90°,即BF⊥AD,
∵CE是⊙O的切线,OC是⊙O的半径,
∴OC⊥CE,
∵点C为劣弧的中点,
∴OC⊥BF,
∴BF∥CE,
∴CE⊥AD;
(2)如图2,连接OF,CF,
∵OA=OC,∠BAC=30°,
∴∠BOC=60°,
∵点C为劣弧的中点,
∴,
∴∠FOC=∠BOC=60°,
∵OF=OC,
∴∠OCF=∠COB,
∴CF∥AB,
∴S△ACF=S△COF,
∴阴影部分的面积=S扇形COF,
∵AB=4,
∴FO=OC=OB=2,
∴S扇形FOC==π,
即阴影部分的面积为:π.
【点睛】本题主要考查切线定理及扇形面积,熟练掌握切线定理及扇形面积是解题的关键.
【变式3】如图,OA是⊙O的半径,AB是弦,的平分线AC交⊙O于点C,过点C作,交AB的延长线于点D.
(1)求证:CD是⊙O的切线;
(2)若,求阴影部分的面积.
【答案】(1)见解析;(2)
【分析】(1)连接OC,由等腰三角形的性质证出∠OAC=∠OCA,得出AB∥OC,证出DC⊥OC,即可得出结论;
(2)将阴影部分的面积转化为扇形OBC的面积求解即可.
【详解】(1)证明:连接OC,
∵,
∴,
∵平分,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
又∵为的半径,
∴为的切线.
(2)解:连接OC,
∵,又,
∴四边形OABC是平行四边形,
∴,
∴,
∴,
又是等边三角形,
∴,
∴.
【点睛】本题考查了等腰三角形的性质,平行线的判定和性质,切线的判定,等边三角形的判定与性质,扇形面积的计算,解题的关键是将阴影部分的面积转化为扇形OCB的面积.
【题型三】容斥原理法
【例3】如图,正方形中,分别以为圆心,以正方形的边长为半径画弧,形成树叶形(阴影部分)图案,则树叶形图案的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由图可知,阴影部分的面积是两个圆心角为90°,且半径为a的扇形的面积与正方形的面积的差,可据此求出阴影部分的面积.
【详解】解:由题意可得出:S阴影=2S扇形-S正方形=.
故选:A.
【点睛】本题利用了扇形的面积公式,正方形的面积公式求解,得出S阴影=2S扇形-S正方形是解题关键.
【举一反三】【变式1】如图,正方形的边,和都是以1为半径的圆弧,则无阴影两部分的面积之差是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据图中1、2、3、4图形的面积和为正方形的面积,求出它们的面积,再用两个扇形的面积的和-正方形的面积=无阴影两部分的面积之差来求解.
【详解】解:如图:
正方形的面积;①
两个扇形的面积;②
②①,得:.
故选:A.
【点睛】本题主要考查了扇形的面积计算公式及不规则图形的面积计算方法.找出正方形内四个图形面积之间的联系是解题的关键.
好题必刷
一、单选题
1.(20-21九年级上·江苏徐州·期中)如图,正方形ABCD的边长为2,分别以正方形的三边AB、AD、CD为直径在正方形的内部作半圆,则阴影部分的面积之和为( )
A.2 B.3 C. D.2
【答案】A
【分析】根据公式分别求出正方形的面积及半圆的面积,再计算图形a的面积,即可求出阴影面积的和.
【详解】解:正方形面积为=4,半圆面积为,
∴图形a的面积为,
阴影部分的面积之和为,
故选:A.
.
【点睛】此题考查了正方形的面积公式,正方形的性质,半圆面积公式,求不规则图形的面积,正确理解图形的构成特点及正方形的性质是解题的关键.
2.(22-23九年级上·江苏连云港·阶段练习)如图,在扇形中,,,若以点C为圆心,为半径画弧,与交于点D,则图中阴影部分的面积和是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】连接,根据等边三角形的判定得出是等边三角形,根据等边三角形的性质得出,求出阴影部分的面积=扇形的面积,再根据扇形的面积公式求出扇形的面积即可.
【详解】解:连接,
∵以点C为圆心,为半径画弧,与交于点D,,
∴,
∴是等边三角形,
∴,
∵,
∴,
∴阴影部分的面积.
故选:C.
【点睛】本题考查了等边三角形的性质和判定,扇形的面积计算等知识点,能求出阴影部分的面积=扇形BAD的面积是解此题的关键.
3.如图,在边长为6的正方形中,以为直径画半圆,则阴影部分的面积是( )
A.9 B.6 C. D.
【答案】A
【分析】设与半圆交于点E,半圆的圆心为O,连接,证明,得到弓形的面积=弓形的面积,则 .
【详解】
解:设与半圆交于点E,半圆的圆心为O,连接,
∵四边形是正方形,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴垂直平分,
∴,
∴弓形的面积=弓形的面积,
∴ .
故选:A.
【点睛】本题主要考查了求不规则图形的面积,正方形的性质,等腰直角三角形的性质,圆的性质,熟知相关知识是解题的关键.
4.(23-24九年级·江苏)如图,在扇形中,,半径,将扇形沿过点的直线折叠,使点恰好落在上的点处,折痕为,则阴影部分的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】连接,由折叠的性质可得,从而得到为等边三角形,再求出,从而得出,进行得出,最后由与面积相等及,进行计算即可得到答案.
【详解】解:如图,连接,
,
根据折叠的性质,,
,
为等边三角形,
,
,
,
,
,
与面积相等,
,
故选:B.
【点睛】本题主要考查了等边三角形的判定与性质、折叠的性质、扇形面积的计算—求不规则图形的面积,添加适当的辅助线,得到是解题的关键.
5.(24-25九年级上·江苏扬州·期末)机械学家莱洛研究发明的“莱洛三角形”是:分别以正三角形的顶点为圆心,以其边长为半径作圆弧,由这三段圆弧组成的曲边三角形(如图).已知一个“莱洛三角形”曲边上两点之间的最大距离为,则此“莱洛三角形”的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据题意得出等边三角形的边长为,过点作的垂线,求出的面积,再结合扇形的面积公式即可解决问题.
【详解】解:由题知,
因为“莱洛三角形”曲边上两点之间的最大距离为,
所以,
过点作的垂线,垂足为,
由是等边三角形得,
,
,,
则,
所以,
又因为,
所以“莱洛三角形”的面积为:.
故选:.
【点睛】本题考查的知识点是扇形面积的计算、勾股定理、等边三角形的性质,解题关键是熟知扇形的面积公式及等边三角形的性质.
二、填空题
6.(23-24九年级上·江苏泰州·阶段练习)如图,扇形的圆心角为直角,边长为2的正方形的顶点、、分别在、、弧上,,交的延长线于点,则图中阴影部分的面积是 .
【答案】
【分析】此题考查了不规则图形的面积,本题要把不规则的图形通过几何变换转化为规则图形的面积求解.通过观察可知阴影部分的面积正好等于长方形的面积,直接根据相关条件求长方形的面积即可.
【详解】解:正方形的边长为2,即,
,,
,,
图形是面积等于图形的面积,
长方形的面积.
故答案为:.
7.(2024九年级上·江苏·专题练习)如图,半径为6的扇形中,,C是上一点,,,垂足分别为D,E,若,则图中阴影部分面积为 .
【答案】
【分析】本题考查扇形面积的计算,角平分线的判定,掌握角平分线的判定定理和扇形的面积公式是解题关键.连接,根据题意可得出,再根据扇形的面积公式计算即可.
【详解】解:如图,连接,
∵,,
∴平分.
又∵,
∴.
∵
∴,
∴,
∴.
故答案为:.
8.(24-25九年级上·江苏无锡·期中)如图,C为上一点,是的直径,,,现将绕点B按顺时针方向旋转后得到,交于点D,则图中阴影部分的面积为 .
【答案】/
【分析】本题考查了求其他不规则图形的面积,涉及了旋转的性质以及圆周角定理等知识点,连接,可推出是等边三角形、是等边三角形,进而得;根据,可得图中阴影部分的面积,据此即可求解.
【详解】解:连接,如图所示:
∵是的直径,,
∴的半径为,且,
∵,
∴,
∵,
∴是等边三角形.
由旋转可知:,
∴,
∵,
∴是等边三角形,
∴,
∴,
∵是等边三角形,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴图中阴影部分的面积,
故答案为:.
9.(24-25九年级下·江苏扬州·阶段练习)如图,在中,,将绕A点逆时针旋转后得到,则图中阴影部分的面积为 .
【答案】
【分析】本题考查了扇形的面积计算,弧长公式,旋转的性质,熟记性质并求出阴影部分的面积等于扇形的面积是解题的关键.
根据,再根据旋转的性质可得,然后利用扇形的面积公式计算即可得解.
【详解】解:∵,
,
由图可知,,
由旋转的性质得,,
∴.
故答案为:.
三、解答题
10.(22-23九年级上·江苏苏州·阶段练习)如图,在中,是它的角平分线,,D在边上, ,以为直径的圆O经过点E.
(1)求证:是的切线;
(2)求图中阴影部分的面积;
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)直接利用角平分线的性质结合等腰三角形的性质得出,进而得出,即可得出答案;
(2)首先求出的长,进而利用阴影部分的面积等于 ,进而得出答案;
【详解】(1)证明:连接;
∵平分
∴
∵
∴
∴
∴
∵
∴
∴是的切线;
(2)解:∵
∴
∵
∴
∴
∴
故图中阴影部分的面积为:
【点睛】此题主要考查了切线的判定与性质以及扇形面积求法,正确得出BE的长是解题关键.
11.(23-24九年级上·江苏盐城·期末)如图,是的直径,弦,垂足为,,,求图中阴影部分的面积.
【答案】
【分析】本题主要考查了垂径定理、扇形面积公式;先证明是等边三角形,进而证明,可得,即可求解.
【详解】解:,
,
是的直径,弦,
,
是等边三角形,
,,
,
.
12.(24-25九年级上·江苏镇江·期中)如图,在中,是直径,是弦,点C在上,于点E,,交的延长线于点F,且.
(1)求证:是的切线;
(2)若,,求阴影部分的面积.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】本题主要考查了圆的切线的判定、角平分线的判定与性质、等腰三角形的性质、勾股定理等知识点,正确作出辅助线成为解题的关键.
(1)如图:连接,根据角平分线的判定定理可得,再结合等腰三角形的性质可得,可证明,利用平行线的性质可得,即可证明结论;
(2)由角平分线的定义可得,进而得到,再运用角平分线的性质定理可得.再根据直角三角形的性质以及勾股定理可得、、,进而求得,最后根据求解即可.
【详解】(1)解:如图:连接,
∵,且,
∴是的平分线,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴是的切线.
(2)解:∵,
∴,
∴,
∵于点E,,
∴,
∴在中,,
∴,
∵,
∴在中,,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∴.
13.(24-25九年级上·江苏扬州·期末)如图,是的外接圆,是直径,过点作直线,过点作直线,两直线交于点,如果,的半径是.
(1)请判断与的位置关系,并说明理由;
(2)求图中阴影部分的面积(结果用表示).
【答案】(1)与相切,证明见解析
(2)
【分析】本题主要考查切线的判定及扇形面积的计算,掌握切线的两种判定方法及扇形的面积公式是解题的关键.
(1)连接,根据圆周角定理得,,可判断为等腰直角三角形,所以,而,则有,然后根据切线的判定定理得到为的切线.
(2)由,得到四边形为平行四边形,则,然后根据梯形的面积公式和扇形的面积公式,利用求得图中阴影部分的面积.
【详解】(1)解:与相切.理由如下:
连接,,
是直径,
.
.
为等腰直角三角形.
点为的中点,
.
,
.
为的切线.
(2)∵,,
∴四边形为平行四边形.
∴.
.
14.(24-25九年级上·江苏扬州·期中)如图,是的直径,且,为上一动点(不与点、重合)过点作的切线交延长线于点,为中点,连接.
(1)求证:是的切线;
(2)若,求阴影部分的面积.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】(1)如图,连接,根据切线的性质得到,根据圆周角定理得到,由点E是的中点,得到,根据全等三角形的性质得到,根据切线的判定定理得到结论;
(2)根据三角形的内角和定理得到,根据圆周角定理得到.求得,根据三角形的中位线性质和平行线的性质得到,根据含30度角的直角三角形的性质和勾股定理得到,根据三角形的面积公式和扇形的面积公式即可得到结论.
【详解】(1)证明:如图,连接,
∵与相切于点C,
∴,
∴,
∵是的直径,
∴,
∴,
∵点E是的中点,
∴,
∵,,
∴,
∴,则,
∵经过的半径的外端,
∴是的切线;
(2)解:∵,,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,,
∴是的中位线,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴.
【点睛】此题是圆的综合题,重点考查圆的切线的判定与性质、圆周角定理、三角形的中位线定理、直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半、直角三角形中角所对的直角边等于斜边一半、勾股定理的应用、三角形的面积公式及扇形的面积公式等知识,正确地作出所需要的辅助线是解题的关键.
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专题03 不规则图形面积的求法
题型梳理
题型方法
题型一 和差法
题型二 等积转化法
题型三 容斥原理法
题型方法
【题型一】和差法
【例1】(2024九年级上·江苏·专题练习)如图,正方形的边长为8,以为直径的半圆O交对角线于点E,则阴影部分的面积是( )
A. B. C. D.
【举一反三】【变式1】(24-25九年级上·江苏宿迁·期末)如图,在扇形中,,点在上且垂直平分线段,为垂足,以为圆心,为半径作弧交于点,则阴影部分面积等于 .
【变式2】(24-25九年级上·江苏扬州·期中)如图,已知中,,以为直径作,交与点,过点作交于点,连接.
(1)判断与的位置关系,并说明理由;
(2)若,,求图中阴影部分的面积.
【变式3】(22-23九年级上·江苏扬州·期中)如图,在中,,以为直径的与边交于点D,E为的中点,连接.
(1)求证:是的切线;
(2)若,求阴影部分面积.
【题型二】等积转化法
【例2】(21-22九年级上·江苏泰州·期末)如图,半径为5的扇形AOB中,∠AOB=90°,点C在OB上,点E在OA上,点D在弧AB上,四边形OCDE是正方形,则图中阴影部分的面积等于( )
A. B. C. D.
【举一反三】【变式1】(24-25九年级上·江苏扬州·期中)如图,在中,,以为直径的与,分别交于点,,连接,,若,,则阴影部分的面积为 .
【变式2】(20-21九年级上·江苏南通·期中)如图,AB为⊙O的直径,射线AD交⊙O于点F,点C为劣弧的中点,CE为⊙O的切线交AD于点E,连接AC.
(1)求证:CE⊥AD;
(2)若∠BAC=30°,AB=4,求阴影部分的面积.
【变式3】如图,OA是⊙O的半径,AB是弦,的平分线AC交⊙O于点C,过点C作,交AB的延长线于点D.
(1)求证:CD是⊙O的切线;
(2)若,求阴影部分的面积.
【题型三】容斥原理法
【例3】如图,正方形中,分别以为圆心,以正方形的边长为半径画弧,形成树叶形(阴影部分)图案,则树叶形图案的面积为( )
A. B. C. D.
【举一反三】【变式1】如图,正方形的边,和都是以1为半径的圆弧,则无阴影两部分的面积之差是( )
A. B. C. D.
好题必刷
一、单选题
1.(20-21九年级上·江苏徐州·期中)如图,正方形ABCD的边长为2,分别以正方形的三边AB、AD、CD为直径在正方形的内部作半圆,则阴影部分的面积之和为( )
A.2 B.3 C. D.2
2.(22-23九年级上·江苏连云港·阶段练习)如图,在扇形中,,,若以点C为圆心,为半径画弧,与交于点D,则图中阴影部分的面积和是( )
A. B. C. D.
3.如图,在边长为6的正方形中,以为直径画半圆,则阴影部分的面积是( )
A.9 B.6 C. D.
4.(23-24九年级·江苏)如图,在扇形中,,半径,将扇形沿过点的直线折叠,使点恰好落在上的点处,折痕为,则阴影部分的面积为( )
A. B. C. D.
5.(24-25九年级上·江苏扬州·期末)机械学家莱洛研究发明的“莱洛三角形”是:分别以正三角形的顶点为圆心,以其边长为半径作圆弧,由这三段圆弧组成的曲边三角形(如图).已知一个“莱洛三角形”曲边上两点之间的最大距离为,则此“莱洛三角形”的面积为( )
A. B. C. D.
二、填空题
6.(23-24九年级上·江苏泰州·阶段练习)如图,扇形的圆心角为直角,边长为2的正方形的顶点、、分别在、、弧上,,交的延长线于点,则图中阴影部分的面积是 .
7.(2024九年级上·江苏·专题练习)如图,半径为6的扇形中,,C是上一点,,,垂足分别为D,E,若,则图中阴影部分面积为 .
8.(24-25九年级上·江苏无锡·期中)如图,C为上一点,是的直径,,,现将绕点B按顺时针方向旋转后得到,交于点D,则图中阴影部分的面积为 .
9.(24-25九年级下·江苏扬州·阶段练习)如图,在中,,将绕A点逆时针旋转后得到,则图中阴影部分的面积为 .
三、解答题
10.(22-23九年级上·江苏苏州·阶段练习)如图,在中,是它的角平分线,,D在边上, ,以为直径的圆O经过点E.
(1)求证:是的切线;
(2)求图中阴影部分的面积;
11.(23-24九年级上·江苏盐城·期末)如图,是的直径,弦,垂足为,,,求图中阴影部分的面积.
12.(24-25九年级上·江苏镇江·期中)如图,在中,是直径,是弦,点C在上,于点E,,交的延长线于点F,且.
(1)求证:是的切线;
(2)若,,求阴影部分的面积.
13.(24-25九年级上·江苏扬州·期末)如图,是的外接圆,是直径,过点作直线,过点作直线,两直线交于点,如果,的半径是.
(1)请判断与的位置关系,并说明理由;
(2)求图中阴影部分的面积(结果用表示).
14.(24-25九年级上·江苏扬州·期中)如图,是的直径,且,为上一动点(不与点、重合)过点作的切线交延长线于点,为中点,连接.
(1)求证:是的切线;
(2)若,求阴影部分的面积.
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