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两圆阴影面积
ace--碳水化合物 · 2026-07-18 · via 博客园 - ace--碳水化合物

image以下是可直接粘贴进 Obsidian 的版本(行内用 $…$,独立公式用 $$…$$,块级公式单独成行):


第5题 两圆阴影面积

题目:圆 $A$ 与圆 $B$ 的半径均为 $1$,每个圆都过对方圆心(即圆心距 $AB=1$),求中间透镜形阴影的面积。

答案:$\dfrac{2\pi}{3}-\dfrac{\sqrt{3}}{2}$(约 $1.23$)

1. 求交点

设 $A=(0,0)$,$B=(1,0)$,两圆方程为

$$ x^{2}+y^{2}=1,\qquad (x-1)^{2}+y^{2}=1 $$

两式相减得 $x=\dfrac{1}{2}$,代入得 $y^{2}=\dfrac{3}{4}$,故交点为

$$ \left(\tfrac{1}{2},\ \tfrac{\sqrt{3}}{2}\right),\qquad \left(\tfrac{1}{2},\ -\tfrac{\sqrt{3}}{2}\right) $$

2. 一个弓形的面积

公共弦在圆 $A$ 中所对圆心角为

$$ \theta = 2\times 60^{\circ}=120^{\circ}=\frac{2\pi}{3} $$

弓形面积(扇形减三角形):

$$ S_{\text{弓}}=\frac{1}{2}r^{2}\left(\theta-\sin\theta\right)=\frac{1}{2}\left(\frac{2\pi}{3}-\frac{\sqrt{3}}{2}\right)=\frac{\pi}{3}-\frac{\sqrt{3}}{4} $$

3. 阴影 = 两个弓形

$$ S_{\text{阴影}}=2\left(\frac{\pi}{3}-\frac{\sqrt{3}}{4}\right)=\frac{2\pi}{3}-\frac{\sqrt{3}}{2} $$

[!warning] 易错点 选项 C($\dfrac{\pi}{3}-\dfrac{\sqrt{3}}{4}$)只是一个弓形的面积,是阴影的一半。完整阴影需乘 $2$。


如果你的其他几题也想要这种 Obsidian 版本,告诉我题号,我一并整理。另外若你的 Obsidian 里公式仍不渲染,通常是这两个原因:行内 $ 紧贴数字(如 $x$ 不能写成 $ x $),以及需要在设置里确认 MathJax 已启用(Obsidian 默认支持,无需插件)。