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Trigonometry · real student question

一个扇形的圆心角为 1/3 弧度,面积为 2 平方英尺。求它的半径,结果保留三位小数。

Question

一个扇形的圆心角为 θ=13\theta=\dfrac13 弧度,面积为 A=2A=2 平方英尺。求半径 rr,结果保留三位小数。

Step-by-step solution

  1. 从扇形面积公式出发,先把 r 解出来。 由

    A=12r2θA=\frac12 r^{2}\theta

    两边乘 22、再除以 θ\theta,最后开方:

    r2=2Aθ,r=2Aθr^{2}=\frac{2A}{\theta},\qquad r=\sqrt{\frac{2A}{\theta}}

    先变形再代数,而不是直接把数字塞进 A=12r2θA=\tfrac12 r^2\theta 里再跟分数纠缠,可以把除分数这一步集中到一处。

  2. 代入已知数据。

    r2=2(2)1/3=4×3=12r^{2}=\frac{2(2)}{1/3}=4\times 3=12

    除以 13\tfrac13 就是乘 33 —— 这一步很容易漏掉一个 99 的因子。

  3. 取正的平方根。 半径必须为正,所以

    r=12=23r=\sqrt{12}=2\sqrt3

  4. 化成小数。

    r=2(1.7320508)=3.4641≈3.464 ftr=2(1.7320508)=3.4641\approx 3.464\ \text{ft}

    r=23≈3.464 ft\boxed{r=2\sqrt3\approx 3.464\ \text{ft}}

  5. 把面积算回去检验。 A=12(12)(13)=6×13=2A=\tfrac12(12)\left(\tfrac13\right)=6\times\tfrac13=2 平方英尺 ✓。注意这个公式里的角必须用弧度;13\tfrac13 弧度大约是 19.1∘19.1^{\circ},所以这是一个很窄的扇形,要凑够 2 ft22\ \text{ft}^2 的面积,半径自然得相当大。

Answer

r=23≈3.464 ftr=2\sqrt{3}\approx 3.464\ \text{ft}

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