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附加数学 · 弧度制与圆的度量

弧长与扇形面积

两条公式都背得出,答案却大得离谱。

扇形的半径是 r,圆心角是 θ 弧度时,弧长是 s = rθ,面积是 A = ½r²θ。两条公式都要求 θ 是弧度,角度若是度数要先换算。

这一课接在度与弧度的互换之后,属于圆的度量。

两条公式怎样配合使用?

先写下 r 和 θ,确认 θ 是弧度。再按题目要求的量选公式,答案记得写单位。

例题:一个扇形,三个答案

一个扇形的半径是 9 cm,圆心角是 0.8 弧度。

  1. 弧长:s = rθ = 9 × 0.8 = 7.2 cm。
  2. 面积:A = ½r²θ = ½ × 81 × 0.8 = 32.4 cm²。
  3. 周长:弧长加两条半径 = 7.2 + 2 × 9 = 25.2 cm。

现在倒过来做。另一个扇形半径 5 cm,弧长 11 cm。则 θ = s ÷ r = 11 ÷ 5 = 2.2 弧度,面积是 ½ × 25 × 2.2 = 27.5 cm²。

会丢分的错误

最常见的失误是把度数直接代入公式。取半径 12 cm、圆心角 45° 的扇形来看。

步骤 错误 正确
使用的角度 45 π/4 = 0.7854 弧度
弧长 12 × 45 = 540 cm 12 × 0.7854 = 9.42 cm
面积 ½ × 144 × 45 = 3 240 cm² ½ × 144 × 0.7854 = 56.55 cm²
大小检查 540 cm 比整个圆周长 75.4 cm 大得多 小于圆周长 75.4 cm

整个圆的周长是 2π × 12 = 75.4 cm,所以 540 cm 的弧绝不可能属于这个圆。先换算,再拿答案和整个圆比一比,这个习惯要养成。

自我检查

一个扇形的半径是 6 cm,面积是 27 cm²。求圆心角(弧度)、弧长和周长。

答案

由 A = ½r²θ:27 = ½ × 36 × θ,所以 θ = 54 ÷ 36 = 1.5 弧度。

弧长:s = 6 × 1.5 = 9 cm。

周长:9 + 2 × 6 = 21 cm。

检查面积:½ × 36 × 1.5 = 27,和题目相符。

接下来学什么

接着读阴影区域与扇形,那一课会把扇形和三角形结合起来。然后做圆的度量练习题。

应用题结构工作表 (英文)能帮你列出已知条件,错题记录能看出你是不是常漏掉两条半径。想要老师一对一带你练,可以看线上一对一附加数学补习。

常见问题

弧长和扇形面积的公式是什么?

当 θ 是弧度时,弧长 s = rθ,扇形面积 A = ½r²θ。扇形的周长是弧长加两条半径,即 rθ + 2r。如果题目的角度是度数,先化成弧度再代入。

知道弧长和半径,怎样求圆心角?

把 s = rθ 改写成 θ = s ÷ r。若 s = 11 cm,r = 5 cm,则 θ = 2.2 弧度。除非题目要求用度数,答案就是弧度;要度数时再换算。

为什么扇形的周长不只是弧长?

扇形的边界由一段弧和两条半径组成。沿着边走一圈,三段都要走到,所以周长是弧长加 2r。漏掉两条半径是一个常见的失分点。

只知道弧长不知道角度,可以求面积吗?

可以。因为 s = rθ,所以 A = ½r²θ 也可以写成 A = ½rs。若 r = 10 cm,s = 14 cm,则 A = ½ × 10 × 14 = 70 cm²,两种方法得到相同的答案。

如果数字没错,答案的大小却总是不对,一对一的老师可以看出你跳过了哪一步,帮你养成检查大小的习惯。

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