题目内容

课题:探究能拼成正多边形的三角形的面积计算公式.
实验:
(1)如图1,三角形的三边长分别为a、b、c,∠A=60°,现将六个这样的三角形(设面积为S6)拼成一个六边形,由于大六边形三个角都是∠B+∠C=120°,所以由a边围成了一个大的正六边形,其面积可计算出为
 
;由于所围成的小六边形的边长都是
 
,其面积为
 
,由此可得S6=
 
.
(2)如图2,三角形的三边长分别为a、b、c,∠A=120°,试用这样的三角形拼成一个正三角形(设面积为S3),先画出这个正三角形,再推出S3的计算公式;
推广:
(3)对于三角形的三边长分别为a、b、c,当∠A取什么值时,能拼成一个任意正n边形吗?如果能,试写出∠A和三角形的面积Sn的表达式;如果不能,请简要说明理由.
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分析:(1)根据大六边形的边长是a可直接计算出其面积;再根据直角三角形ABC的边长可求出小正六边形的边长,由六边形的面积公式可求出小六边形的面积,再把两个六边形的面积相减即可求出六个三角形的面积;
(2)根据题意画出图形,再根据正三角形的面积公式即可求解;
(3)根据(1)(2)可总结出规律.
解答:解:(1)∵大正六边形的边长是a,
∴大正六边形的面积是:
3
3
2
a2;
∵Rt△ABC的三边长分别为a、b、c,
∴小六边形的边长是b-c;
∴小六边形的面积是:
3
3
2
(b-c)2;
∴这六个三角形的面积=
3
3
2
a2-
3
3
2
(b-c)2=
3
3
2
[a2-(b-c)2];

(2)如图画出正三角形花环,
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∵大三角形的边长都是a,小三角形的边长都是b-c,
∴两个三角形都是正三角形,
可求得大三角形面积为
3
4
a2,小三角形的面积为
3
4
(b-c)2,
∴S3=
1
3
[
3
4
a2-
3
4
(b-c)2]=
3
12
[a2-(b-c)2];

(3)当∠A=
360°
n
时,能拼成一个任意正n边形花环,
此时大正n边形的面积为
na2
4tan
180°
n
,
花环内小正n边形的面积为
n(b-c)2
4tan
180°
n
,
故Sn=
a2-(b-c)2
4tan
180°
n
.
点评:本题考查的是正多边形与圆、解直角三角形,熟知正六边形的面积公式及直角三角形的性质是解答此题的关键.
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