考虑到对称性,只需要考虑两个正方形的重叠部分在△ABC内(含边界)就可以了.
一、当A′B′、A′D′分别与射线OA、OB重合时,重叠部分为△OAB.
∴此时重叠部分面积=△OAB面积=(1/4)ABCD的面积.
二、当A′B′、A′D′分别与射线OB、OC重合时,重叠部分为△OBC.
∴此时重叠部分面积=△OBC面积=(1/4)ABCD的面积.
三、当A′B′、A′D′分别与AB、BC相交时,令交点分别为E、F.
过O(A′)作OM⊥AB交AB于M、作ON⊥BC交BC于N.
∵ABCD是正方形,∴△ABC是以AC为斜边的等腰直角三角形,且O是AC的中点.
∵OM⊥AB、ON⊥BC,∴OM、ON都是△ABC的中位线,∴OM=BC/2、ON=AB/2.
显然有:AB=BC、BM⊥BN,∴OM=ON.
由OM=ON、BM⊥BN、OM⊥BM、ON⊥BN,得:OMBN是正方形,
∴OMBN的面积=OM^2=(BC/2)^2=(1/4)BC^2=(1/4)ABCD的面积.
1、当E、F分别与M、N重合时,重叠部分就是正方形OMBN.
∴此时有:OMBN的面积=(1/4)ABCD的面积.
2、当E、F不与M、N重合时
显然有:OE⊥OF、BE⊥BF,∴O、E、B、F共圆,∴∠OEM=∠OFN.
由OM=ON、∠OME=∠ONF=90°、∠OEM=∠OFN,得:△OEM≌△OFN,
∴重叠部分OEBF的面积=OMBN的面积=(1/4)ABCD的面积.
综上所述,得:
无论正方形A′B′C′D′绕点O怎样旋转,两正方形重叠部分的面积都是一个正方形面积的四分之一.