图示为一根塑料管的横截面。弧 AB 是以 O 为圆心、半径为 45 mm 的圆的一部分。管子的厚度均匀,为 x mm。阴影部分表示注满水的横截面积。AB = 65.32 mm。

  1. ((i))

    证明 ∠AOB=1.6243\angle AOB = 1.6243 弧度。

  2. ((ii))

    已知管道的横截面积为 1398.29 mm^2,求 x。

    答案 x = ... mm

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完整解法

7((i))

1. Relate the chord length to the central angle.

Let ∠AOB=θ\angle AOB=\theta radians.

For chord AB=65.32AB=65.32 mm in a circle of radius 4545 mm,
65.32=2(45)sin⁡θ2.65.32=2(45)\sin\frac{\theta}{2}.

2. Solve for the central angle and round to the required value.

sin⁡θ2=65.3290\sin\frac{\theta}{2}=\frac{65.32}{90}
θ2=sin⁡−1(65.3290)\frac{\theta}{2}=\sin^{-1}\left(\frac{65.32}{90}\right)
θ=2sin⁡−1(65.3290)=1.624291…\theta=2\sin^{-1}\left(\frac{65.32}{90}\right)=1.624291\ldots
θ=1.6243 radians.\theta=1.6243 \text{ radians}.

答案

∠AOB=1.6243\angle AOB = 1.6243 radians

7((ii))

1. Form an equation for the cross-sectional area of the pipe.

The cross-sectional area of the pipe material is
π(45+x)2−π(45)2=1398.29.\pi(45+x)^2-\pi(45)^2=1398.29.

2. Solve the equation for the pipe thickness $x$.

π((45+x)2−452)=1398.29\pi\left((45+x)^2-45^2\right)=1398.29
(45+x)2−452=1398.29π(45+x)^2-45^2=\frac{1398.29}{\pi}
(45+x)2=452+1398.29π(45+x)^2=45^2+\frac{1398.29}{\pi}
45+x=452+1398.29π45+x=\sqrt{45^2+\frac{1398.29}{\pi}}
x=452+1398.29π−45=4.71 mm  (to 3 s.f.).x=\sqrt{45^2+\frac{1398.29}{\pi}}-45=4.71\text{ mm} \;\text{(to 3 s.f.)}.

答案

x=4.71 mmx = 4.71\text{ mm}

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