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Trigonometry · real student question

求半徑 3 公尺、圓心角 120 度的扇形面積,四捨五入到小數點後三位。

Question

求半徑 r=3r=3 m、圓心角 θ=120∘\theta=120^{\circ} 的扇形面積 AA,四捨五入到小數點後三位。

Step-by-step solution

  1. 套公式之前先把角換成弧度。 A=12r2θA=\tfrac12 r^{2}\theta 是由「佔整圓 θ/(2π)\theta/(2\pi) 這個比例」推出來的,所以只在弧度制下成立:

    θ=120∘×π180=2π3 弧度\theta=120^{\circ}\times\frac{\pi}{180}=\frac{2\pi}{3}\ \text{弧度}

    若直接把 120120 代進去,面積會高估大約 5757 倍。

  2. 把半徑平方。

    r2=32=9r^{2}=3^{2}=9

  3. 套用扇形面積公式。

    A=12(9)(2π3)=9⋅2π6=3πA=\frac12(9)\left(\frac{2\pi}{3}\right)=\frac{9\cdot 2\pi}{6}=3\pi

  4. 換成小數。

    A=3π=9.42478≈9.425 公尺2A=3\pi=9.42478\approx 9.425\ \text{公尺}^{2}

    A=3π≈9.425 公尺2\boxed{A=3\pi\approx 9.425\ \text{公尺}^{2}}

  5. 用「佔整圓幾分之幾」的論證檢查。 120∘120^{\circ} 恰好是 360∘360^{\circ} 的三分之一,而整個圓的面積是 πr2=9π\pi r^{2}=9\pi。9π9\pi 的三分之一正是 3π3\pi ✓——只要角度能整除 360∘360^{\circ},這個捷徑都很好用。

Answer

A=3π≈9.425 公尺2A=3\pi\approx 9.425\ \text{公尺}^{2}

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