Pertimbangkan 3 lingkaran sama jari-jari r dalam lingkaran jari-jari R yang diberikan masing-masing untuk menyentuh dua lainnya dan lingkaran yang diberikan seperti yang ditunjukkan pada gambar, maka luas wilayah yang diarsir sama dengan?

Pertimbangkan 3 lingkaran sama jari-jari r dalam lingkaran jari-jari R yang diberikan masing-masing untuk menyentuh dua lainnya dan lingkaran yang diberikan seperti yang ditunjukkan pada gambar, maka luas wilayah yang diarsir sama dengan?
Anonim

Kita dapat membentuk ekspresi untuk area wilayah yang diarsir seperti:

#A_ "berbayang" = piR ^ 2 - 3 (pir ^ 2) -A_ "center" #

dimana #A_ "center" # adalah area bagian kecil antara tiga lingkaran kecil.

Untuk menemukan area ini, kita dapat menggambar segitiga dengan menghubungkan pusat tiga lingkaran putih kecil. Karena setiap lingkaran memiliki jari-jari # r #, panjang setiap sisi segitiga adalah # 2r # dan segitiga sama sisi sehingga memiliki sudut # 60 ^ o # setiap.

Dengan demikian kita dapat mengatakan bahwa sudut wilayah tengah adalah luas segitiga ini dikurangi tiga sektor lingkaran. Tinggi segitiga itu sederhana #sqrt ((2r) ^ 2-r ^ 2) = sqrt (3) r ^ #, jadi luas segitiga adalah # 1/2 * basis * tinggi = 1/2 * 2r * sqrt (3) r = sqrt (3) r ^ 2 #.

Area dari tiga segmen lingkaran dalam segitiga ini pada dasarnya adalah area yang sama dengan setengah dari salah satu lingkaran (karena memiliki sudut # 60 ^ o # masing-masing, atau #1/6# sebuah lingkaran, sehingga kita dapat menyimpulkan total luas sektor ini menjadi # 1/2 pir ^ 2 #.

Akhirnya, kita bisa mengusahakan area wilayah pusat menjadi #sqrt (3) r ^ 2-1 / 2pir ^ 2 = r ^ 2 (sqrt (3) -pi / 2) #

Dengan demikian kembali ke ekspresi asli kami, area wilayah yang diarsir adalah

# piR ^ 2-3pir ^ 2-r ^ 2 (sqrt (3) -pi / 2) #

Menjawab:

#A = r ^ 2 (1/6 (8 sqrt (3) - 1) pi - sqrt (3)) #

Penjelasan:

Mari kita beri lingkaran putih jari-jari # r = 1 #. Pusat-pusat membentuk segitiga sisi sama sisi #2#. Setiap median / ketinggian adalah #sqrt {3} # jadi jarak dari titik ke pusat massa adalah # 2/3 sqrt {3} #.

Centroid adalah pusat lingkaran besar sehingga jarak antara pusat lingkaran besar dan pusat lingkaran kecil. Kami menambahkan sedikit radius # r = 1 # mendapatkan

#R = 1 + 2/3 sqrt {3} #

Area yang kami cari adalah area lingkaran besar kurang dari segitiga sama sisi dan sisanya #5/6# dari setiap lingkaran kecil.

#A = pi R ^ 2 - 3 (5/6 pi r ^ 2) - sqrt {3} / 4 (2r) ^ 2 #

#A = pi (1 + 2/3 sqrt {3}) ^ 2 - 3 (5/6 pi) - sqrt {3} #

#A = 1/6 (8 sqrt (3) - 1) pi - sqrt (3) #

Kami skala oleh # r ^ 2 # secara umum.