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已知扇形的圆心角和半径,求内接矩形的最大面积

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/07/14 06:57:40
已知扇形的圆心角和半径,求内接矩形的最大面积
分两种情况,一是矩形一条边落在半径上,另一种是矩形中有两点在圆弧上(最好有图)急!
设:扇形的圆心角为θ;半径为r;
 1)一是矩形一条边落在半径上(当0<θ≤90°时)
 连接OA,设:∠AOB=α,AB=x,BD=y;如图一所示,建立方程:
 x = r sinα ①
 OD + y= r cosα ②
 OD = x cotθ ③
 ③代入②:y= r cosα- x cotθ ④
 ①代入④:y= r cosα- r sinαcotθ ⑤
 矩形面积S = x * y =r sinα(r cosα- r sinαcotθ)
 = r^2(sinαcosα- sin^2 αcotθ)
 = r^2 /2〔sin2α-(1-cos2α)cotθ〕
             sin2αsinθ+cos2αcosθ
 = r^2 /2(---------------------- - cotθ)
                  sinθ
            cos(2α-θ)
 = r^2 /2〔--------------- - cotθ〕
                sinθ
 当2α=θ时,矩形面积最大
                   1 - cosθ
 Smax= r^2 /2 -----------------------
                    sinθ
 Smax= r^2 /2 tanθ/2
 2)另一种是矩形中有两点在圆弧上(θ≠0°和180°)
 ∵扇形是轴对称图形
 ∴内接的矩形也一定与扇形同轴对称,如图二所示:
 连接OA,设:∠AOD=α,AB=x,ED=y;建立方程:
 x/2 = r sinα ①
 OD + y= r cosα ②
 OD = x/2 cotθ/2 ③
 同1)的解法,得:
                    cos(2α-θ/2)
 矩形面积S = r^2〔--------------- - cotθ/2〕
                       sinθ/2
 当α=θ/4时,矩形面积最大
 Smax= r^2 tanθ/4