2025年-割圆术-

-割圆术-割 圆 术 割圆术 割 圆 术 引出 在很久以前 圆的直径一般好测量 但是圆的周长很难算 圆周率 圆周率 不就是用来求圆的周长嘛 所以 诞生了 将圆周率 定义为 周长 直径 以后

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割 圆 术 割圆术


引出:
在很久以前,圆的直径一般好测量,但是圆的周长很难算。
圆周率,圆周率,不就是用来求圆的周长嘛!
所以π诞生了。
圆周率π定义为 周长/直径
以后,有了圆周率和直径就可以算出圆的周长。

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割圆术就是:不断用圆内接正多边形的周长来替代圆的周长,来计算圆周率。


圆周率π= 圆的周长/圆的直径 改为:圆周率π= 内接正多边形的周长/圆的直径

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法一:利用余弦公式

余弦定理是描述三角形中三边长度一个角的余弦值关系的数学定理,是勾股定理在一般三角形情形下的推广,勾股定理是余弦定理的特例。

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即:
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即:

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勾股定理是余弦定理的特例,当 为90°时,
在这里插入图片描述,余弦定理可简化为
在这里插入图片描述,即勾股定理。

知道了余弦定理,正多边形的边长就非常好求。


正n边形,具有n(正整数n≥3)条相等边的正多边形,其内角和为180(n-2)°,每个内角度数为180°(n-2)/n,外角和为360°。

内接正N边形的边长设为e

内接正2N边形的边长设为f

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由余弦定理可知:

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其实到这里就可以告一段落了,只要知道了角度值就能算角度的余弦值cos,就能得到边长。

内接正多边形边长为N,则角度为 360/N,利用余弦定理就能得到边长。边长x边的个数=周长。周长除以直径即可得到圆周率。


法二:利用几何关系

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已知圆半径为1

由几何关系可以得到:内接正2N边形的边长=(2-(4-内接正N边形的边长的平方)的开方)的开放

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公式推导

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 公式1(e/2)²+=1 公式2(e/2)²+(1-c)²=----------- Step1:公式2展开 公式3:f² = (e/2)²+1+-2c ----------- Step2:公式1展开 1=(e/2)²+1-(e/2)² =c² 技巧1: 两边同时+1 1+1-(e/2)² =1+2-(e/2)² =1+---- Step3:1+= 2-(e/2)² 代入公式3:f² = (e/2)²+1+-2c 得到:f² = (e/2)²+2-(e/2)²-2c = 2-2c 即得到:f²/2= 1-c ----- Step4:将f²/2= 1-c代入公式2(e/2)²+(1-c)²=f² 得到 (e/2)²+(f²/2)²=f² e²/4 +(f²/2)²=f² e² = 4f² -(f²)² -= (f²)² - 4f² 技巧2:两边同时加4 4-= (f²)² +4- 4f² 4-= (f²-2)² 注意:f<1,所以f²-2<0,所以解取负 注意:f<1,所以f²-2<0,所以解取负 注意:f<1,所以f²-2<0,所以解取负 f²-2 = -sqrt(4-) 即最终得:f=sqrt(2-sqrt(4-)) 

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拓展思路:
我们可以换一个思路来求圆周率。
准备一根绳子,计算出绳子的长度,再将绳子围成一个圆。测量圆的直径。
圆周率就诞生了,绳子的长度/圆的直径。
圆围的越圆,圆的直径越准,圆周率越准。


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