21.“化圆为方”是古希腊尺规作图难题之一.即:求作一个方形,使其面积等于给定圆的面积.这个问题困扰了人类上千年,直到19世纪,该问题被证明仅用直尺和圆规是无法完成的,如果借用一个圆形纸片,我们就可以化圆为方,方法如下:
已知:⊙O(纸片),其半径为r.
求作:一个正方形,使其面积等于⊙O的面积.
作法:①如图1,取⊙O的直径AB,作射线BA,过点A作AB的垂线l;
②如图2,以点A为圆心,AO长为半径画弧交直线l于点C;
③将纸片⊙O沿着直线l向右无滑动地滚动半周,使点A,B分别落在对应的A',B'处;
④取CB'的中点M,以点M为圆心,MC长为半径画半圆,交射线BA于点E;
⑤以AE为边作正方形AEFG.
正方形AEFG即为所求.
根据上述作图步骤,完成下列填空:
(1)由①可知,直线l为⊙O的切线,其依据是
.
(2)由②③可知,AC=r,AB'=
πr,则MC=
,MA=
(用含r的代数式表示).
(3)连接ME,在
Rt△AME中,根据AM
2+AE
2=EM
2,可计算得AE
2=
(用含r的代数式表示).
由此可得S
正方形AEFG=S
⊙O.