两个半径为1的圆相交,圆边界与另一个圆中心相切,面积是多少?

平露看课程学习 2024-11-25 14:38:47

这是另一个我时常想到但从未真正解决过的问题。我的思维过程是:这在脑子里太难了,但拿出纸笔又太简单了。

今天,我终于关注了这个问题并得到了答案。设置如下:

两个半径为 1 的圆相交,每个圆的边界都与另一个圆的中心相切。两个圆相交区域的面积是多少?

尝试一下,解决方案如下,后面还有一些额外的挑战。

让我们首先在交叉点内画一些三角形。

由于所有虚线都是圆的半径,所以它们的长度都是 1。这意味着它们构成两个等边三角形,因此它们之间的所有角度都是 60°。

我们可以看到圆的交点由两个等边三角形和四个薄圆片组成。让我们计算一下其中一个薄圆片的面积。

薄片的面积是60°角的面积减去等边三角形的面积。

60° 是 360° 的六分之一,所以扇形的面积是圆面积的六分之一。

对于三角形的面积,我们可以使用以下公式:

因此,每个薄片的面积为

现在完成,两个圆的交点面积是三角形面积的两倍 + 切片面积的四倍。

大约为 1.2283697。✅

挑战 1: 这两个圆连接起来所形成的整体形状的面积是多少?

挑战 2:假设你以相似的方式相交两个球体(每个球体的边界与另一个球体的中心相交)。相交部分的体积是多少?

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