Довжина кола й дуги, площа круга й сектора
~15 хв · 8 розділів · 9 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + біологія.
Формули C = 2πR, S = πR², довжина дуги l = πRα/180 і площа сектора S = πR²α/360. Обернені задачі: знаходження радіуса або центрального кута за відомою довжиною чи площею, зокрема в поєднанні з вписаним кутом.
Коло — це геометричне місце точок, рівновіддалених від центра. Круг — це частина площини, обмежена колом. У цьому розділі ти навчишся обчислювати довжину кола та площу круга за радіусом або діаметром, а також знаходити радіус чи діаметр за відомими довжиною або площею.
Основні формули
Довжина кола C обчислюється за формулою:
де R — радіус кола, d = 2R — діаметр, а π ≈ 3,14 — ірраціональне число (стале відношення довжини кола до його діаметра).
Площа круга S обчислюється за формулою:
Приклади прямих обчислень
Нехай радіус кола R = 5. Тоді:
довжина кола: C = 2π · 5 = 10π
площа круга: S = π · 5² = 25π
Якщо замість радіуса дано діаметр d = 10, то радіус R = 5 — це те саме коло, і результати будуть ті самі: C = 10π, S = 25π.
Обернені задачі: знаходимо радіус
Якщо відома довжина кола або площа, можна знайти радіус.
Дано: C = 18π. Тоді 2πR = 18π ⇒ R = 9. Площа: S = π · 9² = 81π.
Дано: S = 49π. Тоді πR² = 49π ⇒ R² = 49 ⇒ R = 7. Довжина кола: C = 2π · 7 = 14π.
Як змінюються C і S при зміні радіуса
Якщо радіус збільшити втричі, то довжина кола також збільшиться втричі (бо C ~ R), а площа круга — у 9 разів (бо S ~ R²). Наприклад:
Радіус | Довжина кола | Площа круга |
|---|---|---|
R | 2πR | πR² |
3R | 6πR (утричі більше) | 9πR² (у 9 разів більше) |
Площа кільця
Кільце — це фігура між двома концентричними колами радіусів R (більший) і r (менший). Його площа дорівнює різниці площ великого й малого кругів:
Приклад: R = 5, r = 3. Тоді площа кільця: S = π(25 − 9) = 16π. Таку форму має переріз труби або шайба.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Дуга — це частина кола, а сектор — частина круга, обмежена двома радіусами й дугою. Обидві величини залежать від центрального кута α, який визначає, яку частку від повного кола (або круга) ми беремо.
Довжина дуги
Дуга становить α/360 частину від повного кола. Тому її довжина l дорівнює:
де R — радіус кола, α — градусна міра центрального кута, що спирається на цю дугу.
Приклад: R = 9, α = 40°. Тоді:
Площа сектора
Сектор становить α/360 частину від повного круга. Його площа:
Приклад: R = 6, α = 120°:
Існує також інша форма запису через довжину дуги:
Перевіримо: якщо l = 4π, R = 6, то S = (4π · 6)/2 = 12π — той самий результат.
Обернені задачі
За відомою довжиною дуги (або площею сектора) і радіусом можна знайти центральний кут.
Дуга завдовжки 5π у колі радіуса 10: 5π = (π · 10 · α)/180 ⇒ 5 · 180 = 10α ⇒ α = 90°.
Сектор площею 6π у крузі радіуса 6: 6π = (π · 36 · α)/360 ⇒ 6 · 360 = 36α ⇒ α = 60°.
Радіанна міра кута
Якщо центральний кут дано в радіанах, формула спрощується: l = Rα. Наприклад, для R = 4 і α = π/2 маємо l = 4 · π/2 = 2π. (Докладніше про переведення градусів у радіани — в окремому юніті.)
Круговий сегмент
Сегмент — це частина круга, обмежена хордою та дугою. Для α < 180° його площа дорівнює різниці площі сектора й площі трикутника, утвореного двома радіусами та хордою. У програмі НМТ площу сегмента позначено як профільний матеріал (позначка «П»); НМТ охоплює всю програму, тому її варто знати.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
У задачах НМТ часто поєднують поняття вписаного кута, центрального кута й довжини дуги. Нагадаймо: вписаний кут удвічі менший за центральний, який спирається на ту саму дугу. Тому спершу за вписаним кутом знаходять центральний, а вже потім — довжину дуги.
Ланцюжок: вписаний кут → центральний кут → дуга
Розгляньмо коло радіуса R = 6, у якому вписаний кут дорівнює 30°. Він спирається на деяку дугу. Центральний кут, що спирається на ту саму дугу, вдвічі більший: 60°. Тоді довжина цієї дуги:
Якби ми помилково взяли вписаний кут 30° за центральний, то отримали б l = π, що вдвічі менше за правильну відповідь.
Частка кола за кутом
Дуги певних кутів становлять зручні частки від повного кола:
Центральний кут | Частка кола | Довжина дуги (від C) |
|---|---|---|
60° | 1/6 | C/6 |
90° | 1/4 | C/4 |
120° | 1/3 | C/3 |
180° | 1/2 | C/2 |
Це допомагає швидко обчислювати довжину дуги без формули: якщо довжина кола дорівнює 36, то дуга 40° становить 36 · 40/360 = 4.
Більша дуга
Коли дві точки ділять коло на дві дуги — меншу й більшу. Якщо градусна міра меншої дуги AB дорівнює 100°, то більша дуга AB має міру 360° − 100° = 260°. Її довжина:
Не забувай: коли в умові сказано «дуга AB», варто уточнити, яка саме — менша чи більша.
Практичні сюжети
Хвилинна стрілка годинника завдовжки 6 см за 20 хвилин описує дугу 120° (360° : 60 хв · 20 хв = 120°). Кінець стрілки проходить шлях: l = (π · 6 · 120)/180 = 4π ≈ 12,57 см.
Колесо діаметром 0,7 м за один повний оберт проходить відстань, що дорівнює довжині кола: C = π · 0,7 ≈ 2,2 м.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Розгляньмо чотири типові завдання НМТ на цю тему — від простіших до складніших.
Приклад 1. Площа сектора (вибір однієї відповіді)
Умова: Знайти площу сектора круга радіуса 6, центральний кут якого дорівнює 120°.
Розв'язання: За формулою площі сектора S = πR²α/360 маємо: S = (π · 36 · 120)/360 = 4320π/360 = 12π.
Відповідь: 12π.
Чому інші варіанти неправильні:
4π — це довжина дуги, а не площа сектора (обчислено за формулою довжини дуги).
36π — площа всього круга (кут 360°, а не 120°).
24π — поділили на 180 замість 360 (переплутали з формулою довжини дуги).
6π — це πR: узяли R замість R² і не помножили на частку 120/360.
Приклад 2. Вписаний кут і довжина дуги (вибір однієї відповіді)
Умова: Точки A, B, C лежать на колі радіуса 9. Вписаний кут ACB = 40°. Знайти довжину меншої дуги AB.
Розв'язання: Вписаний кут ACB спирається на дугу AB. Центральний кут, що спирається на ту саму дугу, вдвічі більший: α = 2 · 40° = 80°. Тоді довжина дуги:
Відповідь: 4π.
Чому інші варіанти неправильні:
2π — узяли вписаний кут 40° за центральний (не подвоїли кут).
18π — довжина всього кола (кут 360°).
14π — довжина більшої дуги (360° − 80° = 280°).
8π — подвоїли кут двічі: (π · 9 · 160)/180 = 8π.
Приклад 3. Коротка відповідь: S/π
Умова: Довжина кола дорівнює 20π. Знайти площу круга, поділену на π (тобто S/π).
Розв'язання: З формули C = 2πR маємо 2πR = 20π ⇒ R = 10. Тоді площа круга S = π · 10² = 100π. За умовою треба S/π = 100π/π = 100.
Відповідь: 100.
Пастка: 400 — це площа всього круга, якщо в формулу площі помилково підставити діаметр замість радіуса: S = π · 20²/4 = 100π і S/π = 100, а помилка S = π · 20² = 400π дала б 400. Саме тому варто уважно перевіряти, чи працюєш із радіусом, а не діаметром.
Приклад 4. Коротка відповідь: знайти кут
Умова: Площа сектора дорівнює 15π, радіус круга — 6. Знайти градусну міру центрального кута сектора.
Розв'язання: Підставляємо у формулу площі сектора: S = πR²α/360 ⇒ 15π = (π · 36 · α)/360. Скорочуємо π: 15 = 36α/360 ⇒ 15 = α/10 ⇒ α = 150°.
Відповідь: 150.
Пастка: 75 — це результат ділення на 180 замість 360 (15 = 36α/180 ⇒ α = 75°).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Беруть діаметр замість радіуса. Наприклад, для d = 10 пишуть S = π · 10² = 100π, хоча правильно S = π · 5² = 25π. Завжди перевіряй: у формули довжини кола та площі круга входить радіус, а не діаметр.
Плутають формули місцями: C = πR², S = 2πR. Запам'ятай: у довжині кола R у першому степені (2πR), а в площі — у квадраті (πR²).
У довжині дуги ділять на 360 замість 180, а в площі сектора — на 180 замість 360. Формули: l = πRα/180, S = πR²α/360 — не переплутай знаменники!
Підставляють вписаний кут замість центрального, хоча дуга вдвічі більша за вписаний кут. Якщо в умові дано вписаний кут, спершу подвій його.
У короткій відповіді записують «12π» або наближають π (наприклад, «37,68»), хоча умова просить S/π або інший вираз без π. Уважно читай, що саме треба записати.
Забувають, що більша дуга дорівнює 360° мінус менша. Якщо знайдено меншу дугу 80°, а питають про більшу, то це 280°, а не 80°.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Ця тема входить до програми НМТ з математики: «довжина … кола та його дуги», «площі … круга, сектора», уміння «обчислювати довжину кола та його дуг, площу круга та сектора». Площу сегмента в програмі позначено як профільний матеріал (позначка «П»).
Довідкові матеріали
У довідкових матеріалах, які учасник бачить на екрані під час НМТ, є формули L = 2πR (довжина кола) та S = πR² (площа круга). Формул довжини дуги й площі сектора там немає — їх треба знати напам'ять або виводити з основних.
Формат завдань
Демоваріант НМТ-2026, завдання 15 — вибір однієї відповіді з п'яти (А–Д), 1 бал: вписаний кут, довжина дуги й довжина кола.
Варіанти відповіді з вибором можуть містити π (наприклад, 6π, 12π, 4π).
Коротка відповідь (завдання 19–22, 0 або 2 бали) записується лише десятковим дробом. Якщо в розв'язанні лишилося π, перечитай, що саме просять записати (наприклад, S/π, C/π або просто число).
Стратегія розв'язання
Одразу випиши радіус (не діаметр) і центральний кут. Якщо дано вписаний кут — спершу подвій його. Лише потім підставляй у формулу. Такий простий план допомагає уникнути більшості пасток.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Як не забути формули довжини дуги й площі сектора, якщо їх немає в довідці?
Виводь їх із формул кола та круга. Дуга — це α/360 частина кола, тому l = 2πR · α/360 = πRα/180. Сектор — α/360 частина круга, тому S = πR² · α/360. Запам'ятай лише, що в знаменнику довжини дуги стоїть 180, а в знаменнику площі сектора — 360.
Як швидко знайти довжину дуги, якщо кут 60° або 90°?
Користуйся частками: 60° — це 1/6 кола, 90° — 1/4, 120° — 1/3, 180° — 1/2. Якщо знаєш довжину кола, просто поділи її на відповідне число. Наприклад, для C = 36π: дуга 60° = 6π, дуга 90° = 9π.
Що робити, якщо в умові дано діаметр, а не радіус?
Одразу поділи діаметр навпіл — знайди радіус. Пам'ятай: у формули C = 2πR і S = πR² входить саме радіус. Якщо зручніше працювати з діаметром, є форми C = πd і S = πd²/4, але легший шлях — перейти до радіуса.
Як записати коротку відповідь, якщо в ній є π?
Уважно прочитай умову. Якщо просять S/π, C/π або інший вираз, у якому π скорочується, то відповідь — ціле число або десятковий дріб. Якщо ж відповідь має містити π (наприклад, 12π), але завдання на коротку відповідь, то таке формулювання в НМТ не трапляється — π лишається в завданнях з вибором відповіді.
Чи треба вміти шукати площу сегмента?
У програмі площу сегмента позначено як профільний матеріал (позначка «П»). НМТ охоплює всю програму, тому варто знати, що S_сегмента = S_сектора − S_трикутника (для α < 180°).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
C = 2πR = πd, S = πR².
Дуга l = πRα/180, сектор S = πR²α/360 = l · R/2.
Дуга й сектор — частка α/360 кола чи круга.
Спершу знайди радіус, а не діаметр; кут — центральний, а не вписаний.
π у короткій відповіді: уважно читай, що саме просять записати.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. Радіус кола дорівнює 8. Чому дорівнює площа круга?
2. Довжина кола дорівнює 16π. Яка площа відповідного круга?
3. На колі радіуса 8 позначено точки A, B, C. Вписаний кут ACB дорівнює 45°. Знайди довжину меншої дуги AB.
4. Площа сектора круга радіуса 9 дорівнює 27π. Знайди градусну міру центрального кута цього сектора.
5. У колі радіуса 12 центральний кут дорівнює 30°. Знайди довжину дуги, на яку спирається цей кут.
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 9 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест