Question

（本題滿分9分）如圖①，小慧同學把一個正三角形紙片（即△OAB）放在直線l₁上，OA邊與直線l₁重合，然后將三角形紙片繞著頂點A按順時針方向旋轉120°，此時點O運動到了點O₁處，點B運動到了點B₁處；小慧又將三角形紙片AO₁B₁繞點B₁按順時針方向旋轉120°，此時點A運動到了點A₁處，點O₁運動到了點O₂處（即頂點O經過上述兩次旋轉到達O₂處）．

    小慧還發現：三角形紙片在上述兩次旋轉的過程中，頂點O運動所形成的圖形是兩段

圓弧，即和，頂點O所經過的路程是這兩段圓弧的長度之和，并且這兩段圓弧

與直線l₁圍成的圖形面積等于扇形AOO₁的面積、△AO₁B₁的面積和扇形B₁O₁O₂的面積之

和．

    小慧進行類比研究：如圖②，她把邊長為1的正方形紙片OABC放在直線l₂上，OA

邊與直線l₂重合，然后將正方形紙片繞著頂點^按順時針方向旋轉90°，此時點O運動到

了點O₁處（即點B處），點C運動到了點C₁處，點B運動到了點B₁處；小慧又將正方形

紙片AO₁C₁B₁繞頂點B₁按順時針方向旋轉90°，……，按上述方法經過若干次旋轉后．她

提出了如下問題：

     問題①：若正方形紙片OABC接上述方法經過3次旋轉，求頂點O經過的路程，并

求頂點O在此運動過程中所形成的圖形與直線l₂圍成圖形的面積；若正方形紙片OA BC

按上述方法經過5次旋轉，求頂點O經過的路程；

     問題②：正方形紙片OABC按上述方法經過多少次旋轉，頂點O經過的路程是

?

       請你解答上述兩個問題．

 

Answer 1

解：問題①：如圖，正方形紙片經過3次旋轉，頂點O運動所形成的圖形是三段圓弧，

     所以頂點O在此運動過程中經過的路程為。

     頂點 O在此運動過程中所形成的圖形與直線圍成圖形的面積為。

 正方形紙片經過5次旋轉，頂點O運動經過的路程為：。

問題②：∵ 正方形紙片每經過4次旋轉，頂點O運動經過的路程均為：。

又，而是正方形紙片第4+1次旋轉，頂點O運動經過的路程。

     ∴正方形紙片OABC按上述方法經過81次旋轉，頂點O經過的路程是

解析:略