(1)操作发现:如图 1,若将三角板的顶点 P 放在点 O处,在旋转过程中,当 与 重合时,重叠部分的面积为__________;当 与 垂直时,重叠部分的面积为__________;一般地,若正方形面积为
S,在旋转过程中,重叠部分的面积 与 S 的关系为__________;
(2)类比探究:若将三角板的顶点 F 放在点 O处,在旋转过程中, 分别与正方形的边相交于点
①如图 2,当 时,试判断重叠部分 的形状,并说明理由;
②如图 3,当 时,求重叠部分四边形 的面积(结果保留根号);
(3)拓展应用:若将任意一个锐角的顶点放在正方形中心 O处,该锐角记为 (设
),将 绕点 O逆时针旋转,在旋转过程中, 的两边与正方形 的边所围成的图形的面积为 ,请直接写出 的最小值与最大值(分别用含 的式子表示),
(参考数据: )