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Geometry · real student question

一个长方形城市公园长 30 米、宽 20 米。四个角上各修一块半径 7 米的四分之一圆形花坛,剩下部分的边界围成跑道。这条跑道有多长?

Question

一个长方形城市公园的尺寸是 30 m×20 m30\ \text{m} \times 20\ \text{m}。四个角上各修了一块半径 7 m7\ \text{m} 的四分之一圆形花坛,剩下的区域用围栏圈成跑道。这条跑道有多长?

A. 100100 m B. 8888 m C. 144144 m D. 154154 m

Step-by-step solution

  1. 先求切掉圆角之前的周长。

    P=2(30+20)=100 mP = 2(30 + 20) = 100\ \text{m}

    这是另一个问题的答案 —— 整个公园的周长 —— 也就是选项 A,专门留给算到这一步就收手的人的陷阱。

  2. 看清每个角减掉了什么、又补上了什么。 角上半径 77 的四分之一圆,会在交于此处的两条边上各吃掉 7 m7\ \text{m},所以一共去掉 7+7=14 m7 + 7 = 14\ \text{m} 的直边围栏。补上来的是那段四分之一圆弧:

    Larc=14⋅2πr=2π(7)4=3.5π mL_{\text{arc}} = \frac14 \cdot 2\pi r = \frac{2\pi(7)}{4} = 3.5\pi\ \text{m}

  3. 把弧长算出来。 课本里遇到 r=7r = 7 习惯取 π=227\pi = \tfrac{22}{7},这样算术是精确的:

    3.5π=3.5×227=11 m3.5\pi = 3.5 \times \frac{22}{7} = 11\ \text{m}

    (用真实的 π\pi 时这段弧是 10.9956 m10.9956\ \text{m} —— 下面会看到,这点差别落到最终答案上还不到 2 cm2\ \text{cm}。)

  4. 先算一个角的净变化,再算四个角。 每个角少 1414 米、多 1111 米,净少 33 米。四个角合计:

    4×3=12 m(减少)4 \times 3 = 12\ \text{m(减少)}

    四个圆角放得下,因为 7+7=14≤207 + 7 = 14 \le 20,也就是较短的那条边。

  5. 算出跑道长度。

    100−12=88 m100 - 12 = 88\ \text{m}

    所以答案选 B。

  6. 把各段直接加起来检验一遍。 直线部分:100−4(14)=44 m100 - 4(14) = 44\ \text{m}。四段弧:4×11=44 m4 \times 11 = 44\ \text{m}。合计 88 m88\ \text{m},对得上。改用真实的 π\pi 则是 44+4(10.99557)=87.982 m44 + 4(10.99557) = 87.982\ \text{m},四舍五入仍然是 8888 —— 所以这里 π\pi 取哪个值都不影响选择题的答案。

Answer

88 米88\ \text{米}

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