2011 AMC 12A 第 11 题

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11.

AABBCC 的半径都为 11。圆 AA 和圆 BB 共有一个切点。圆 CCAB\overline{AB} 的中点相切。位于圆 CC 内部、但在圆 AA 和圆 BB 外部的面积是多少?

Circles A,A, B,B, and CC each have radius 1.1. Circles AA and BB share one point of tangency. Circle CC has a point of tangency with the midpoint of AB.\overline{AB}. What is the area inside circle CC but outside circle AA and circle B?B?

3π23 - \dfrac{\pi}{2}

π2\dfrac{\pi}{2}

22

3π4\dfrac{3\pi}{4}

1+π21 + \dfrac{\pi}{2}

答案:C
知识点:圆面积相切圆面积分割
难度评级:1540
小提示:

设圆心为 A(1,0)A(-1,0)B(1,0)B(1,0),和 C(0,1)C(0,1);从 CCA,BA, B 的距离都是 2\sqrt2

Place the centers at A(1,0),A(-1,0), B(1,0),B(1,0), and C(0,1);C(0,1); the distance from CC to each of A,BA, B is 2\sqrt2

大提示:

所求面积是圆 CC 的面积减去圆 CC 分别与圆 AA 和圆 BB 的两个透镜形重叠区域

The wanted area is the area of CC minus the two lens-shaped overlaps of CC with AA and with BB

解答:

A=(1,0)A = (-1, 0)B=(1,0)B = (1, 0),则它们的切点是原点,也就是 AB\overline{AB} 的中点。因此 C=(0,1)C = (0, 1),因为圆 CC 经过原点。

CCAA(以及到 BB)的距离为 2\sqrt2。两个圆心距离为 2\sqrt2 的单位圆重叠成一个透镜形,其面积为 2cos1 ⁣(22)2242=2π41=π21 \begin{aligned} 2\cos^{-1}\!\left(\tfrac{\sqrt2}{2}\right) \\ {}- \tfrac{\sqrt2}{2}\sqrt{4 - 2} \\ = 2 \cdot \tfrac{\pi}{4} - 1 = \tfrac{\pi}{2} - 1 \end{aligned}\text{。}

AA 和圆 BB 只在原点相交,所以两个透镜形区域不重叠。所求面积为 π2(π21)=2 \pi - 2\left(\tfrac{\pi}{2} - 1\right) = 2\text{。}

因此,正确答案是 C

Place A=(1,0),A = (-1, 0), B=(1,0),B = (1, 0), so their tangency point is the origin, the midpoint of AB.\overline{AB}. Then C=(0,1),C = (0, 1), since CC passes through the origin.

The distance from CC to AA (and to BB) is 2.\sqrt2. Two unit circles whose centers are 2\sqrt2 apart overlap in a lens of area 2cos1 ⁣(22)2242=2π41=π21. \begin{aligned} 2\cos^{-1}\!\left(\tfrac{\sqrt2}{2}\right) \\ {}- \tfrac{\sqrt2}{2}\sqrt{4 - 2} \\ = 2 \cdot \tfrac{\pi}{4} - 1 = \tfrac{\pi}{2} - 1. \end{aligned}

Circles AA and BB meet only at the origin, so the two lenses do not overlap. The wanted area is π2(π21)=2. \pi - 2\left(\tfrac{\pi}{2} - 1\right) = 2.

Thus, the correct answer is C.

第 10 题#10
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