Question

如圖甲，已知在⊙O中，AB=4

3

，AC是⊙O的直徑，AC⊥BD于F，∠A=30度．
（1）連接BC，CD，請(qǐng)你判定四邊形OBCD是何種特殊的四邊形？試說(shuō)明理由；
（2）若用扇形OBD圍成一個(gè)圓錐側(cè)面，請(qǐng)出這個(gè)圓錐的底面圓的半徑；
（3）如圖乙，若將“∠A=30°”改為“∠A=22.5°”，其余條件不變，以半徑OB、OD的中點(diǎn)M、N為頂點(diǎn)作矩形MNGH，頂點(diǎn)G、H在⊙O的劣弧

BD

上，GH交OC于點(diǎn)E．試求圖中陰影部分的面積．（結(jié)果保留π）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)對(duì)角線互相垂直的平行四邊形是菱形進(jìn)行證明，由AC⊥BD，根據(jù)垂徑定理可知：BF=FD，故只需證明OF=CF．在Rt△ABF中，已知∠A和AB，可將BF，AF的長(zhǎng)求出；在Rt△BOF中，運(yùn)用勾股定理可將半徑OB及OF求出，根據(jù)CF=2OB-AF可將CF求出，根據(jù)OF=CF，BF=FD，BD⊥OC，可證四邊形OBCD為菱形；
（2）已知扇形BOD的圓心角和半徑，代入l_{弧長(zhǎng)}=

nπR

180

進(jìn)行求解，再根據(jù)底面周長(zhǎng)：2πr=l_{弧長(zhǎng)}，可求出圓錐底面的半徑；
（3）作輔助線，連接OH，S_陰影=S_扇形OBD-S_△BOD-S_下矩形，S_扇形=

1

2

lR，S_△BOD=

1

2

OB²，代入數(shù)據(jù)可將扇形AOB和△BOD的面積求出，由M、N是△OBD的中位線，可知MN=

1

2

BD，在Rt△OEH中，根據(jù)勾股定理可求出OE，又OF=

2

2

OB，可得EF=OE-OF，故：S_下矩形=MN×EF，從而可將陰影部分的面積求出．

解答：解：（1）四邊形OBCD是菱形．
如圖丙，∵AC⊥BD，AC是直徑，
∴AC垂直平分BD．
∴BF=FD，

BC

=

CD

．
∴∠BAD=2∠BAC=60°，
∴∠BOD=120°．
∵BF=

1

2

AB=2

3

，
在Rt△ABF中，
AF=

AB2-BF2

=

(4 3 )2-(2 3 )2

=

36

=6．
在Rt△BOF中，
∴OB²=BF²+OF²．即(2

3

)2+(6-OB)2=OB2．
解得：OB=4．
∵OA=OB=4，
∴OF=AF-AO=6-4=2，
∵AC=2OA=8，
∴CF=AC-AF=8-6=2，
∴CF=OF，
∵BF=FD，AC⊥BD，
∴四邊形OBCD是菱形；

（2）設(shè)圓錐的底面圓的半徑為r，則周長(zhǎng)為2πr．
∵扇形OBD的弧長(zhǎng)=

120

180

π•4=

8

3

π，
∴2πr=

8

3

π，
解得：r=

4

3

；

（3）如圖丁，連接OH．
∵∠A=22.5°，
∴∠BOC=45°，
∵∠BOD=∠BOC=90°，OB=OD=4，
∴BD=

2

OB=4

2

，
∴OF=

1

2

BD=2

2

，
∵M(jìn)、N是OB、OD的中點(diǎn)，
∴MN=

1

2

BD=

1

2

×4

2

=2

2

，
∵四邊形MNGH是矩形，
∴MN=GH=2

2

，EH=EG=

1

2

MN=

2

，
在Rt△HOE中，OE²=OH²-HE²，即OE²=4²-（

2

）²，
解得：OE=

14

，
∴EF=OE-OF=

14

-2

2

，
∵扇形OBD的面積=

1

2

lR=

1

2

×

8

3

π×4=

16

3

π，
∴圖中陰影部分的面積=

16

3

π-

1

2

×4×4-（

14

-2

2

）×2

2

=

16

3

π-8-4

7

+8
=

16

3

π-4

7

．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查菱形的判定定理，垂徑定理的應(yīng)用，弧長(zhǎng)的計(jì)算，扇形面積的求法等知識(shí)點(diǎn)，求不規(guī)則的圖形的面積，可以轉(zhuǎn)化為幾個(gè)規(guī)則圖形的面積的和或差來(lái)求．