以根据题意列出方程解出α,这一方法也体现了在三角函数中"方程思想"的应用.
解:由题意,得10α=2kπ+α(k∈Z),∴α=(k∈Z).
又∵α为锐角,∴k可以取1、2两个值,即α=40°或α=80°.
例3 已知扇形的周长为20 cm,当扇形的半径和圆心角各取什么值时,才能使扇形的面积最大?
思路分析:根据题中的已知条件,列出扇形的半径、圆心角及周长的关系表达式,然后把扇形的面积表示成半径的函数,然后利用求函数最值的方法求解.
解:设扇形的圆心角为θ,半径为r,由已知条件,得扇形的弧长l=rθ.
∴2r+rθ=20,θ=.
∴S扇形=r2θ=r2·=r(10-r)=-r2+10r.
当r=-=5时,S扇形最大=25,此时θ=2.
绿色通道:几何图形求最值的途径有两种:一是利用几何意义,从图形中直接找出(本例不好找);二是利用函数求解,即设出未知量,建立函数关系式,然后用函数的方法解决.
变式训练
一个半径为r的扇形,若它的周长等于弧所在半圆的弧长,那么扇形的圆心角是_______弧度,扇形的面积是_______.
思路解析:设扇形的圆心角是θ弧度,则扇形的弧长是rθ,扇形的周长是2r+rθ.
由题意,知2r+rθ=rπ,∴θ=π-2.
扇形的面积为S=θ·r2=r2(π-2).
答案:π-2 r2(π-2)
问题 探究
问题 1 在体操、花样滑冰、跳台跳水比赛中,常常听到"转体三周""转体两周半"的说法,像这种动作名称表示的角是多大?
导思:解答此类问题 时,要考虑到问题 的多种情况,不要上来就盲目地解答.首先对问题 有个大体的了解,然后再联系所学知识进行解答,可能起到事半功倍的效果.此题不要忽视了转体的顺、逆方向会影响到角的正负号.利用角的定义及正角、负角的概念,这个问题 就迎刃而解.
探究:如果是逆时针转体,则分别是360°×3=1 080°和360°×2.5=900°;若是顺时针转体,则分别为-1 080°和-900°.
问题 2 在炎炎夏日,用纸扇驱走闷热,无疑是很好的办法.纸扇在美观的设计上,可考虑用料、图案和形状.若从数学角度看,能否利用黄金比例(0.618)去设计一把有美感的白纸扇呢?此时的张角是多大呢?
导思:在设计纸扇张开角(θ)时,可以考虑从一圆形(半径为r)分割出来的扇形的面积(A1)与剩余面积(A2)的比值.若这一比值等于黄金比例,便可找到θ.