Question

如图，正三角形ABC的中心O恰好为扇形ODE的圆心，且点B在扇形内，要使扇形ODE绕点O无论怎样转动，△ABC与扇形重叠部分的面积总等于△ABC的面积的，扇形的圆心角应为多少度？说明你的理由．

Answer 1

【答案】分析：因为重叠部分总等于三角形面积的，可以先从三角形考虑，O为中心也就是与正三角形的中心角重合，所以应为120°，证明是要分两种情况：即特殊和一般，特殊情况时就是猜想所用的情况，显然成立，一般情况的证明从三角形全等把四边形的面积分解成两个三角形，最后再归到正三角形的中心角为120°的三角形．
解答：解：当扇形的圆心角为120°时，△ABC与扇形重叠部分的面积，总等于△ABC的面积的．
证明如下：
（1）当扇形的圆心角与正三角形的中心角重合时：
显然，△ABC与扇形重叠部分的面积等于△ABC的面积的；
（2）当扇形的圆心角与正三角形的中心角不重合时：
如图，连接OA、OB，设OD交AB于F，OE交BC于G，
∵O是正三角形的中心，
∴OA=OB，∠OAF=∠OBG，
∠AOB=×360°=120°（等边三角形的中心角等于），
∴∠AOF=∠AOB-∠BOF=120°-∠BOF，
∠BOG=120°-∠BOF，
∴∠AOF=∠BOG，
在△AOF和△BOG中，
∴△AOF≌△BOG（ASA），
即S_{四边形OFBG}=S_△AOB=S_△ABC，
即△ABC与扇形重叠部分的面积，总等于△ABC的面积的，
同理可证，当扇形ODE旋转至其他位置时，结论仍成立．
由（1）、（2）可知，当扇形的圆心角为120°时，△ABC与扇形重叠部分的面积，总等于△ABC的面积的．
点评：本题考查了全等三角形的判定与性质及等边三角形的性质；猜想时从三角形考虑是解答本题的突破点，证明时一般情况的证明容易被学生忽视．