下面让我们来探究有关材料的利用率问题:工人师傅要充分利用一块边长为100cm的正三角形簿铁皮材料(如图1)来制作一个圆锥体模型(制作时接头部分所用材料不考虑).
(1)求这块三角形铁皮的面积(结果精确到0.01cm2);
(2)假如要制作的圆锥是一个无底面的模型,且使三角形铁皮的利用率最高,请你在图2中画出裁剪方案的草图,并计算出铁皮的利用率(精确到1%);
(3)假如要用这块铁皮裁一块完整的圆形和一块完整的扇形,使之配套,恰好做成一个封闭圆锥模型,且使铁皮得到充分利用,请你设计一种裁剪方案,在图3中画出草图,并计算出铁皮的利用率(精确到1%).
网友回答
解:(1)过点A作AD⊥BC于点D.
∵△ABC是等边三角形,
∴,
根据勾股定理得:,
∴S△ABC=.
(2)如图:当扇形与BC边相切时,三角形铁皮的利用率最高.
=
=1250π≈3925
∴利用率≈%≈91%.
(3)方案1:
如图,扇形与⊙O相切于点E,⊙O与BC相切于点E,
则A,E,O,D在同一直线上,且AE⊥BC.
设扇形半径为x,⊙O半径为y,
则有
∴利用率≈60%.
方案2:
如图,⊙O与半圆⊙D相切于点E,⊙O与AB,AC相切于点F,G,
连接OF,则OF⊥AB,设⊙D的半径为x,设⊙O的半径为y,
∵∠BAD=30°,
∴AO=2y.
πx=2πy
∴
利用率≈65%.
方案3:
如图,扇形与⊙O相切于点E,⊙O与AB,BC分别相切于点F,G,
连接A0,0F,OB,
则AO过点E,OF⊥AB,BO平分∠ABC,
设⊙O的半径为y,扇形的半径为x,
则有OB=2y,BF=y.
∵,
∴x=6y,
∴.
∵AF+BF=100,
∴,
∴
利用率≈68%.
解析分析:(1)过点A作等边三角形的高,根据∠C=60°,求得高的长,根据三角形的面积公式求得面积.
(2)如图:当扇形与BC边相切时,三角形铁皮的利用率最高,根据扇形的面积S=求得面积.
(3)如图,扇形与⊙O相切于点E,⊙O与等边三角形的两边也相切,使得⊙O的周长与扇形的弧相等时,便能作成一个封闭圆锥模型.也可以使扇形与⊙O相切于等边三角形的高上,⊙O与等边三角形的边相切,也使得⊙O的周长与扇形的弧相等.
点评:本题利用了等边三角形的性质,直角三角形的性质,勾股定理,圆的面积公式,圆的周长公式,弧长公式,扇形面积公式求解.