《九章算术》卷一 圆环面积妙解 一看就会

大圆半径R;小圆半径r

这是一道常见求阴影圆环的面积题目,已知大圆半径和小圆半径,可以分别求出各自的面积,然后相减,就可以求出圆环的面积。用公式表示就是:

圆环面积公式

从公式可以看出来,想要得到圆环的面积我们必须要知道的两个条件:1.大圆半径;2.小圆半径。所以,题目往往隐藏这两个条件,或者给出直径、周长。或者给出大圆和小圆的半径之差。比较麻烦的一般是周长,我们以一道实际的题目为例:

例1:现有圆环形田,内圆周长是92步,外圆周长是122步,径长是5步。问这块田的面积是多少?

外周=外圆周长;中周=内圆周长

今解:设径长a=5步,外圆半径为r,外圆周长为C=122步,内圆半径为r',内圆周长C'=92步。

下面重点来了!!!

术解:按照古人的解法:将圆环伸直,使成等腰梯形,按等腰梯形算出其面积。如下图1:

图1

所求面积为:

术解

从中我们可以发现《九章》中的解法来的更快,更巧妙。避过了要求两个圆的半径的繁杂过程,把圆环转化为梯形的面积来解。从图上可以直观的看到梯形和圆环的关系,从公式上我们能不能推导呢?也是可以的,不过其中涉及到一个平方差公式(a²-b²=(a-b)(a+b))。


公式推导

对于小学阶段而言从公式推导的角度,学生可能无法接受,会超纲;不过从图解的方式学生完全可以接受,并且能够更好的帮助学生理解图形之间的面积转化。此外,这种解法除了对于完整圆环之外,解决不完整圆环面积的优越性更加明显。

自我挑战:(答案下期公布)

自我挑战

图:

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