Постановка задачи
Нам даны два сегмента одного и того же круга. Один сегмент имеет дугу в 180 градусов (т.е. это полукруг), а другой - в 90 градусов. В каждый из этих сегментов вписан квадрат. Требуется найти отношение площади большего квадрата (вписанного в полукруг) к площади меньшего квадрата.
Решение
- Анализ задачи:Квадрат в полукруге: В полукруг можно вписать квадрат так, что две его стороны будут лежать на диаметре полукруга, а остальные две вершины - на окружности. Диаметр полукруга будет равен стороне этого квадрата.
Квадрат в четверти круга: Квадрат в четверти круга будет выглядеть аналогично, но его сторона будет меньше.
Ключ к решению: Отношение площадей квадратов равно квадрату отношения их сторон. - Обозначения:Пусть a - сторона квадрата, вписанного в полукруг.
Пусть b - сторона квадрата, вписанного в четверть круга. - Решение:Диаметр полукруга: Диаметр полукруга равен стороне большого квадрата, то есть a.
Радиус окружности: Радиус окружности равен половине диаметра полукруга, то есть a/2.
Связь сторон квадратов: Сторона малого квадрата b является диагональю прямоугольного треугольника, гипотенуза которого равна радиусу окружности (a/2), а один из катетов равен половине стороны большого квадрата (a/2).
По теореме Пифагора:(a/2)^2 = (b/2)^2 + (a/2)^2 / 4
Решая это уравнение, получаем: b = a / √2 - Отношение площадей:Площадь большого квадрата: S1 = a^2
Площадь малого квадрата: S2 = (a/√2)^2 = a^2 / 2
Отношение площадей: S1 / S2 = (a^2) / (a^2 / 2) = 2
Ответ:
Отношение площади квадрата, вписанного в сегмент с дугой в 180°, к площади квадрата, вписанного в сегмент того же самого круга с дугой в 90°, равно 2.
То есть, площадь большего квадрата в два раза больше площади меньшего квадрата.
Вывод: Полученное отношение площадей является постоянным и не зависит от конкретного радиуса окружности. Это связано с тем, что при изменении радиуса окружности, стороны обоих квадратов изменяются пропорционально, и их отношение остается неизменным.
Дополнительные замечания:
- Данная задача является классической задачей на применение теоремы Пифагора и свойств вписанных фигур.
- Результат задачи может быть обобщен для других углов сегментов.
