19. 如图,圆的圆心为 $ O $,半径为 $ r $.
(1)请在图①、图②中用两种方法画图,将该圆的面积分四等份(画出大致分法即可).
(2)如图③,若以点 $ O $ 为圆心的三个同心圆把以 $ OA $ 为半径的大圆圆 $ O $ 的面积四等分(每个圆环的面积相等),求这三个小圆的半径 $ OB:OC:OD $ 的值.

(1)请在图①、图②中用两种方法画图,将该圆的面积分四等份(画出大致分法即可).
(2)如图③,若以点 $ O $ 为圆心的三个同心圆把以 $ OA $ 为半径的大圆圆 $ O $ 的面积四等分(每个圆环的面积相等),求这三个小圆的半径 $ OB:OC:OD $ 的值.
答案
解:
(1)
图①:过圆心O作两条互相垂直的直径,将圆分成四个面积相等的扇形;
图②:以O为圆心,作三个同心圆,使最小圆、两个圆环的面积均为大圆面积的$\frac{1}{4}$。
(2)设$OA=R$,则大圆的面积为$π R^2$。
由题意得:
$π OD^2 = \frac{1}{4}π R^2$,
$OD^2 = \frac{1}{4}R^2$,
$OD = \frac{1}{2}R$;
$π OC^2 = \frac{2}{4}π R^2$,
$OC^2 = \frac{1}{2}R^2$,
$OC = \frac{\sqrt{2}}{2}R$;
$π OB^2 = \frac{3}{4}π R^2$,
$OB^2 = \frac{3}{4}R^2$,
$OB = \frac{\sqrt{3}}{2}R$;
则$OB:OC:OD = \frac{\sqrt{3}}{2}R:\frac{\sqrt{2}}{2}R:\frac{1}{2}R = \sqrt{3}:\sqrt{2}:1$。
答:$OB:OC:OD$的值为$\sqrt{3}:\sqrt{2}:1$。
(1)
图①:过圆心O作两条互相垂直的直径,将圆分成四个面积相等的扇形;
图②:以O为圆心,作三个同心圆,使最小圆、两个圆环的面积均为大圆面积的$\frac{1}{4}$。
(2)设$OA=R$,则大圆的面积为$π R^2$。
由题意得:
$π OD^2 = \frac{1}{4}π R^2$,
$OD^2 = \frac{1}{4}R^2$,
$OD = \frac{1}{2}R$;
$π OC^2 = \frac{2}{4}π R^2$,
$OC^2 = \frac{1}{2}R^2$,
$OC = \frac{\sqrt{2}}{2}R$;
$π OB^2 = \frac{3}{4}π R^2$,
$OB^2 = \frac{3}{4}R^2$,
$OB = \frac{\sqrt{3}}{2}R$;
则$OB:OC:OD = \frac{\sqrt{3}}{2}R:\frac{\sqrt{2}}{2}R:\frac{1}{2}R = \sqrt{3}:\sqrt{2}:1$。
答:$OB:OC:OD$的值为$\sqrt{3}:\sqrt{2}:1$。
20. 已知 $ a>0 $,$ b>0 $,且在实数范围内 $ a - 2\sqrt{ab}+b=(\sqrt{a}-\sqrt{b})^{2} $. 在实数范围内因式分解 $ a^{2}+2a\sqrt{ab}+ab $.
答案
解:
$\begin{aligned}a^{2}+2a\sqrt{ab}+ab&=a(a + 2\sqrt{ab} + b)\\&=a[(\sqrt{a})^{2} + 2\sqrt{a}·\sqrt{b} + (\sqrt{b})^{2}]\\&=a(\sqrt{a} + \sqrt{b})^{2}\end{aligned}$
$\begin{aligned}a^{2}+2a\sqrt{ab}+ab&=a(a + 2\sqrt{ab} + b)\\&=a[(\sqrt{a})^{2} + 2\sqrt{a}·\sqrt{b} + (\sqrt{b})^{2}]\\&=a(\sqrt{a} + \sqrt{b})^{2}\end{aligned}$
21. [阅读材料]转化是解决数学问题常用的思想方法. 其思路为:将未知的、陌生的、复杂的问题通过演绎归纳转化为已知的、熟悉的、简单的问题,从而使问题得以顺利解决. 例如:已知 $ x=\sqrt{3}-1 $,求 $ x^{2}+3x - 1 $ 的值. 由 $ x=\sqrt{3}-1 $ 移项得 $ x + 1=\sqrt{3} $,再两边同时平方“化无(无理数或式)为有(有理数或式)”得 $ (x + 1)^{2}=3 $,即 $ x^{2}=2 - 2x $,再将 $ x^{2}=2 - 2x $ 代入原式逐级降次,即 $ x^{2}+3x - 1=2 - 2x+3x - 1=x + 1=\sqrt{3} $.
[解决问题]
(1)已知 $ x=\sqrt{5}-1 $,求 $ x^{2}+5x - 6 $ 的值.
(2)已知 $ a=\sqrt{3}-2 $ 时,求 $ a^{4}+4a^{3}+2a^{2}+4a + 3 $ 的值.
(3)已知 $ x=\dfrac{\sqrt{2029}-1}{2} $,求 $ x^{4}+x^{3}-500x^{2}+5x+\sqrt{2029} $ 的值.
[解决问题]
(1)已知 $ x=\sqrt{5}-1 $,求 $ x^{2}+5x - 6 $ 的值.
(2)已知 $ a=\sqrt{3}-2 $ 时,求 $ a^{4}+4a^{3}+2a^{2}+4a + 3 $ 的值.
(3)已知 $ x=\dfrac{\sqrt{2029}-1}{2} $,求 $ x^{4}+x^{3}-500x^{2}+5x+\sqrt{2029} $ 的值.
答案
解:
(1)已知$x=\sqrt{5}-1$,移项得$x+1=\sqrt{5}$,
两边平方得$(x+1)^2=5$,即$x^2+2x+1=5$,整理得$x^2=4-2x$。
将$x^2=4-2x$代入$x^2+5x-6$:
$x^2+5x-6=(4-2x)+5x-6=3x-2$,
把$x=\sqrt{5}-1$代入得:
$3(\sqrt{5}-1)-2=3\sqrt{5}-5$。
(2)已知$a=\sqrt{3}-2$,移项得$a+2=\sqrt{3}$,
两边平方得$(a+2)^2=3$,即$a^2+4a+4=3$,整理得$a^2=-4a-1$。
则$a^3=a· a^2=a(-4a-1)=-4a^2-a$,
$a^4=(a^2)^2=(-4a-1)^2=16a^2+8a+1$。
将$a^4$、$a^3$代入$a^4+4a^3+2a^2+4a+3$:
原式$=(16a^2+8a+1)+4(-4a^2-a)+2a^2+4a+3$
$=16a^2+8a+1-16a^2-4a+2a^2+4a+3$
$=2a^2+8a+4$,
把$a^2=-4a-1$代入得:
$2(-4a-1)+8a+4=2$。
(3)已知$x=\dfrac{\sqrt{2029}-1}{2}$,则$2x+1=\sqrt{2029}$,
两边平方得$(2x+1)^2=2029$,即$4x^2+4x+1=2029$,整理得$x^2=507-x$。
则$x^3=x· x^2=x(507-x)=507x-x^2$,
$x^4=(x^2)^2=(507-x)^2=507^2-1014x+x^2$。
将$x^4$、$x^3$和$\sqrt{2029}=2x+1$代入原式:
原式$=(507^2-1014x+x^2)+(507x-x^2)-500x^2+5x+(2x+1)$
$=507^2-1014x+x^2+507x-x^2-500x^2+5x+2x+1$
$=507^2-500x^2-500x+1$,
由$x^2=507-x$得$x^2+x=507$,则$-500x^2-500x=-500(x^2+x)=-500×507$,
代入得:
原式$=507^2-500×507+1=507×(507-500)+1=3550$。
(1)已知$x=\sqrt{5}-1$,移项得$x+1=\sqrt{5}$,
两边平方得$(x+1)^2=5$,即$x^2+2x+1=5$,整理得$x^2=4-2x$。
将$x^2=4-2x$代入$x^2+5x-6$:
$x^2+5x-6=(4-2x)+5x-6=3x-2$,
把$x=\sqrt{5}-1$代入得:
$3(\sqrt{5}-1)-2=3\sqrt{5}-5$。
(2)已知$a=\sqrt{3}-2$,移项得$a+2=\sqrt{3}$,
两边平方得$(a+2)^2=3$,即$a^2+4a+4=3$,整理得$a^2=-4a-1$。
则$a^3=a· a^2=a(-4a-1)=-4a^2-a$,
$a^4=(a^2)^2=(-4a-1)^2=16a^2+8a+1$。
将$a^4$、$a^3$代入$a^4+4a^3+2a^2+4a+3$:
原式$=(16a^2+8a+1)+4(-4a^2-a)+2a^2+4a+3$
$=16a^2+8a+1-16a^2-4a+2a^2+4a+3$
$=2a^2+8a+4$,
把$a^2=-4a-1$代入得:
$2(-4a-1)+8a+4=2$。
(3)已知$x=\dfrac{\sqrt{2029}-1}{2}$,则$2x+1=\sqrt{2029}$,
两边平方得$(2x+1)^2=2029$,即$4x^2+4x+1=2029$,整理得$x^2=507-x$。
则$x^3=x· x^2=x(507-x)=507x-x^2$,
$x^4=(x^2)^2=(507-x)^2=507^2-1014x+x^2$。
将$x^4$、$x^3$和$\sqrt{2029}=2x+1$代入原式:
原式$=(507^2-1014x+x^2)+(507x-x^2)-500x^2+5x+(2x+1)$
$=507^2-1014x+x^2+507x-x^2-500x^2+5x+2x+1$
$=507^2-500x^2-500x+1$,
由$x^2=507-x$得$x^2+x=507$,则$-500x^2-500x=-500(x^2+x)=-500×507$,
代入得:
原式$=507^2-500×507+1=507×(507-500)+1=3550$。
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