2016 AMC 12B 第 18 题

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18.

方程 x2+y2=x+yx^2+y^2=|x|+|y| 的图像所围成区域的面积是多少?

What is the area of the region enclosed by the graph of the equation x2+y2=x+y?x^2+y^2=|x|+|y|?

π+2\pi+\sqrt2

π+2\pi+2

π+22\pi+2\sqrt2

2π+22\pi+\sqrt2

2π+222\pi+2\sqrt2

答案:B
知识点:配方法对称性圆面积
难度评级:1990
小提示:

图像关于两条坐标轴对称;在第一象限中方程为 x2+y2=x+yx^2+y^2=x+y

The graph is symmetric about both axes; in the first quadrant the equation is x2+y2=x+yx^2+y^2=x+y

大提示:

配方得 (x12)2+(y12)2=12\left(x-\tfrac12\right)^2+\left(y-\tfrac12\right)^2 =\tfrac12;第一象限内的区域是一个直角三角形加一个半圆。

Complete the square to (x12)2+(y12)2=12;\left(x-\tfrac12\right)^2+\left(y-\tfrac12\right)^2 =\tfrac12; in that quadrant the region is a right triangle plus a semicircle

解答:

由对称性,只看第一象限,此时方程为 x2+y2=x+yx^2+y^2=x+y,即 (x12)2+(y12)2=12\left(x-\tfrac12\right)^2+\left(y-\tfrac12\right)^2=\tfrac12。这是一个圆心在 (12,12)\left(\tfrac12,\tfrac12\right)、经过 (1,0)(1,0)(0,1)(0,1) 的圆。由于圆心是连接 (1,0)(1,0)(0,1)(0,1) 的弦的中点,第一象限内围成的区域由面积为 12\tfrac12 的直角三角形和半径为 22\dfrac{\sqrt2}{2}、面积为 π4\dfrac\pi4 的半圆组成。乘以 44 个象限,总面积为 4(12+π4)=π+24\left(\tfrac12+\tfrac\pi4\right)=\pi+2

所以正确答案是 B

By symmetry, consider the first quadrant, where the equation is x2+y2=x+y,x^2+y^2=x+y, or (x12)2+(y12)2=12.\left(x-\tfrac12\right)^2+\left(y-\tfrac12\right)^2=\tfrac12. This is a circle centered at (12,12)\left(\tfrac12,\tfrac12\right) passing through (1,0)(1,0) and (0,1);(0,1); since the center is the midpoint of that chord, the enclosed first-quadrant region is the right triangle with legs to (1,0)(1,0) and (0,1)(0,1) (area 12\tfrac12) plus a semicircle of radius 22\dfrac{\sqrt2}{2} (area π4\dfrac\pi4). Multiplying by 44 for all quadrants gives 4(12+π4)=π+2.4\left(\tfrac12+\tfrac\pi4\right)=\pi+2.

Thus, the correct answer is B.

第 17 题#17
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