断臂维纳斯多高考数学题
来源 :华课网校 2024-06-16 21:06:01
中题目描述:
在平面直角坐标系内,曲线 $C:y=\sqrt$ 与 $x$ 轴正半轴、$y$ 轴正半轴和第一象限内的部分围成一个面积为 $S$ 的图形。设直线 $L:x+y=6$ 与 $x$ 轴、$y$ 轴的交点分别为 $A$、$B$,与曲线 $C$ 的交点为 $P$,$Q$,则 $\dfrac$ 的值为 $\dfrac-\sqrt$,其中 $a$,$b$,$c$ 均为正整数且 $\gcd(a,b)=1$,求 $a+b+c$ 的值。
解题思路:
1. 分析题目,画出图形。
2. 求出直线 $L$ 与曲线 $C$ 的交点 $P$,$Q$ 的坐标。
3. 求出三角形 $ABP$ 的面积 $\triangle ABP$。
4. 求出图形 $S$ 的面积。
5. 计算 $\dfrac$ 的值,化简得到 $\dfrac-\sqrt$ 的形式。
6. 求出 $a+b+c$ 的值。
解题过程:
1. 根据题目,画出坐标系,并绘制出曲线 $C$ 和直线 $L$。
2. 求出直线 $L$ 与曲线 $C$ 的交点 $P$,$Q$ 的坐标。
将直线 $L$ 的方程 $x+y=6$ 代入曲线 $C$ 的方程 $y=\sqrt$,得到方程 $x^2+(6-x)^2=16$,即 $x^2-6x+5=0$。解得 $x=1$ 或 $x=5$。
当 $x=1$ 时,$y=\sqrt=3$,交点 $P$ 的坐标为 $(1,3)$;
当 $x=5$ 时,$y=\sqrt=0$,交点 $Q$ 的坐标为 $(5,0)$。
3. 求出三角形 $ABP$ 的面积 $\triangle ABP$。
直线 $L$ 与 $x$ 轴、$y$ 轴的交点分别为 $(6,0)$ 和 $(0,6)$,因此三角形 $ABP$ 的底边长为 $AB=6\sqrt$,$BP=3$,因此 $\triangle ABP=\dfrac\times 6\sqrt\times 3=9\sqrt$。
4. 求出图形 $S$ 的面积。
由于曲线 $C$ 与 $x$ 轴正半轴、$y$ 轴正半轴和第一象限内的部分围成一个图形,因此可以分为四个部分,分别计算其面积,再将四个部分的面积相加即可。
(a) 第一象限内被曲线 $C$、直线 $y=6-x$、$x$ 轴所围成的面积为 $\int_0^1\sqrt\,\mathrmx+\int_1^3(6-x)-\sqrt\,\mathrmx=\dfrac-\dfrac$。
(b) 直线 $y=6-x$、$x$ 轴所围成的三角形的面积为 $\dfrac\times 6\times 6=18$。
(c) 直线 $y=6-x$、$y$ 轴、曲线 $C$ 所围成的部分可以分为一个直角三角形和一个扇形。其中,直角三角形的面积为 $\dfrac\times 6\times 3=9$,扇形的面积为 $\dfrac\times \pi\times 2^2\times \dfrac=2\pi$。因此,这部分面积为 $9+2\pi$。
(d) 直线 $y=6-x$、$y$ 轴、$x$ 轴所围成的三角形的面积为 $\dfrac\times 6\times 6=18$。
因此,图形 $S$ 的面积为 $\dfrac+9\pi-27+18+9+2\pi+18=20\pi-9$。
5. 计算 $\dfrac$ 的值,化简得到 $\dfrac-\sqrt$ 的形式。
$\dfrac=\dfrac{9\sqrt}=\dfrac{40\pi-18\sqrt}$。
令 $\dfrac-\sqrt=\dfrac{40\pi-18\sqrt}$,化简得到 $a=40$,$b=18$,$c=648$。
6. 求出 $a+b+c$ 的值。
$a+b+c=40+18+648=706$。
因此,答案为 $706$。
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