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第 10 題
已知方程式3|\;|\;x-\sqrt{3}y|\;-8|\;+|\;|\;\sqrt{3}x+y|\;-18|\;=72在平面上定義了一個由若干線段所構成的封閉曲線\Gamma,以原點為中心,將\Gamma逆時針旋轉60^{\circ}可得封閉曲線\Gamma',則封閉曲線\Gamma'所包圍的面積為 。
[解答]
將坐標軸順時針旋轉 60^{\circ} ,令 x'=\frac{x-\sqrt{3}y}{2}, y'=\frac{\sqrt{3}x+y}{2} 。
則 3||2x'|-8|+2|2|y'|-18|=72\Leftrightarrow3||x'|-4|+2||y'|-9|=36 。
考慮其在第一象限之情形,即假設 x'\ge0, y'\ge0 ,化簡得
3|x'-4|+2|y'-9|=36 ,其在第一象限所圍圖形為一五邊形,頂點分別為 (0,0),(0,21),(4,27),(16,9),(10,0)
在第一象限所圍面積為 16\cdot27-\frac{1}{2}\cdot(4\cdot6+12\cdot18+6\cdot9)=285 。
由對稱性可得 \Gamma 為圍面積為 285\cdot4=1140 。
而旋轉面積不變,故 \Gamma' 所圍面積亦為 1140 。