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Trapezoid Circle Area

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Trapezoid Circle Area


1. 問題陳述: 如圖,梯形 ABCD 外切於圓 O,且 AB = CD,AD = 3,BC = 5,求灰色部分的面積。 2. 梯形外切圓的性質: 梯形外切圓表示梯形的四邊都與圓相切,且梯形為等腰梯形(AB = CD)。 3. 設梯形的高為 $h$,底邊 AB 和 CD 長度為 $x$,則梯形面積為: $$\text{面積} = \frac{(AB + CD)}{2} \times h = \frac{(x + x)}{2} \times h = xh$$ 4. 已知 AD = 3,BC = 5,且梯形外切圓半徑為 $r$,利用梯形外切圓的性質,梯形的周長等於圓的周長的兩倍: $$AB + BC + CD + DA = 2 \times \text{圓的周長}$$ 5. 由於 AB = CD = $x$,周長為: $$x + 5 + x + 3 = 2(2\pi r)$$ $$2x + 8 = 4\pi r$$ 6. 由題意,半徑 $r = \sqrt{5}$,代入得: $$2x + 8 = 4\pi \sqrt{5}$$ 7. 解出 $x$: $$2x = 4\pi \sqrt{5} - 8$$ $$x = 2\pi \sqrt{5} - 4$$ 8. 梯形的高 $h$ 可由三角形的幾何關係求得,因為 AD 和 BC 是梯形的兩側邊,且梯形為等腰梯形, 高 $h$ 等於 AD 的長度,即 $h = 3$。 9. 因此梯形面積為: $$\text{面積} = x \times h = (2\pi \sqrt{5} - 4) \times 3 = 6\pi \sqrt{5} - 12$$ 10. 圓的面積為: $$\pi r^2 = \pi (\sqrt{5})^2 = 5\pi$$ 11. 灰色部分為梯形面積減去圓面積: $$6\pi \sqrt{5} - 12 - 5\pi = 6\pi \sqrt{5} - 5\pi - 12$$ 12. 答案:灰色部分的面積為 $$6\pi \sqrt{5} - 5\pi - 12$$。