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#10157

三等分正方形·阴影面积

题目

如图,一个边长为10厘米的正方形,每条边被三等分。将每个顶点与对边的一个三等分点连接,四条连接线围成一个旋转的四边形(阴影部分)。求阴影部分的面积是多少平方厘米?

边长10cm的正方形,每边三等分,连接点形成内部旋转正方形(阴影)

解法

  1. 分析:设正方形ABCD的顶点坐标为A(0,0), B(10,0), C(10,10), D(0,10)。
    正方形边长=10(厘米)
    三等分=每段 = 10/3
    旋转正方形边长=2√10
    阴影面积=(2√10)² = 40结论

    用坐标法计算矩形面积

  2. 各边三等分点:AB边上有E(10/3,0)和F(20/3,0);BC边上有G(10,10/3)和H(10,20/3);CD边上有I(20/3,10)和J(10/3,10);DA边上有K(0,20/3)和L(0,10/3)。
    = 40阴影面积(平方厘米)

    40平方厘米

  3. 连接方式:A连接H(10,10/3),B连接I(20/3,10),C连接K(0,20/3),D连接E(10/3,0)。四条线AH、BI、CK、DE围成旋转四边形。
  4. 计算交点:AH与BI交于P(9, 3);BI与CK交于Q(7, 9);CK与DE交于R(1, 7);DE与AH交于S(3, 1)。
  5. 四边形PQRS的边长:PQ = QR = 2√10 ≈ 6.32。
  6. 邻边垂直(PQ·QR = 0),四边相等,是正方形。面积 = (2√10)² = 40 平方厘米。

练一练

一个边长为12厘米的正方形,每条边被三等分。将每个顶点与对边的一个三等分点连接,四条连接线围成一个旋转的四边形(阴影部分)。求阴影部分的面积是多少平方厘米?

边长12cm的正方形,每边三等分,连接点形成内部旋转正方形(阴影)

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