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圆的面积怎么算(1米直径圆多少平方)

发布时间:2023年1月2日责任编辑:曾小东标签:面积

圆面积公式的推导,中间包含有朴素的极限、积分思想(无穷切割到无穷小后累加)和微积分思想。当然,该公式包含π,自然是以圆周公式2πr为基础。

1 圆面积夹逼于内切和外四边形

如下图,圆的面积应该大于内切四边形面积:,小于外切四边形的面积

比较接近于

系数分别是2和4,圆周长是半径以π为线性关系,圆面积呢?

2 化圆为长方形

如下图,对圆做分割后可以组合成一个近似长方形:

3 化圆为n个三角形

如下图,先从一个常量开始,切分为24个扇形:

推广到切分为n个扇形:

4 化圆为三角

把圆分成n个大小递减的圆环可以堆叠成一个三角形:

每个圆环面积 ≈ 每个长方形面积

当n→∞时,把这些圆环的面积加起来就是圆的面积。

用微积分描述就是:

5 利用极限

先来看怎样利用三角函数求圆内三角形面积,如下图:

S_蓝色三角形 =

当三角形切分得越来越多,趋于无穷小,利用极限求和,可得圆面积公式:

其中利用极限来计算:

也可以用以下过程来推理:

n→ ∞时,a→0

以上切分三角形,其实也是切分正n边形的思想,一个正n边形,对应n个相同三角形:

也就是古老的割圆术:

6 利用微积分

圆心在原点,半径为的圆方程为

当时,和是一一对应关系,可以看出函数基本微积分知识告诉我们,当我们求积分时,就是求半圆的面积,于是利用对称性,我们可知可以利用第一换元积分法等方法求出该积分的值,最后结果就是

ref:

https://www.zhihu.com/question/20502305

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