2 пи эн на окружности

Что значит 2пи , Пи эн и пи эн / 2 на окружности?

Алгебра | 10 — 11 классы

Что значит 2пи , Пи эн и пи эн / 2 на окружности?

2 пи эн на окружности

Это основные точки на тригонометрической окружности в которых единичная окружность пересекает оси Ох и Оу в точках : 0, Pi / 2, Pi, 3Pi / 2, 2Pi.

2 пи эн на окружности

Содержание
  1. Что значит этот знак ^ ?
  2. Что значит преобразовать многочлен?
  3. Что значит этот знак ^?
  4. Что значит этот значок » ^ «?
  5. Вычислить знач?
  6. Что значит этот символ ^?
  7. Что значит |x| и |y|?
  8. Что значит в порядке возрастания?
  9. Что значит вот эта / палочка?
  10. Что значит приветить?
  11. Как обозначать числа с пи на числовой окружности?
  12. Обозначаем числа (2π), (π), (frac), (-frac), (frac)
  13. Обозначаем числа (frac), (frac), (frac)
  14. Обозначаем числа (frac), (-frac), (frac)
  15. Обозначаем числа (10π), (-3π), (frac) ,(frac), (-frac), (-frac)
  16. Числам с разницей в (2πn), где (n∈Z) (то есть (n) — любое целое число) соответствует одна и та же точка.
  17. Точке, которой соответствует (0), также соответствуют все четные количества (π) ((±2π),(±4π),(±6π)…).
  18. Точке, которой соответствует (π), также соответствуют все нечетные количества (π) ((±π),(±3π),(±5π)…).
  19. 2 Пи р квадрат это формула
  20. Содержание
  21. История [ править | править код ]
  22. Использование многоугольников [ править | править код ]
  23. Доказательство Архимеда [ править | править код ]
  24. Не больше [ править | править код ]
  25. Не меньше [ править | править код ]
  26. Доказательство перегруппировкой [ править | править код ]
  27. Интегрирование [ править | править код ]
  28. Быстрая аппроксимация [ править | править код ]
  29. Метод удвоения Архимеда [ править | править код ]
  30. Улучшение Снелла-Гюйгенса [ править | править код ]
  31. Развитие формулы удваивания Архимеда [ править | править код ]
  32. Аппроксимация случайными бросаниями [ править | править код ]
  33. Конечная перегруппировка [ править | править код ]
  34. Обобщения [ править | править код ]

Видео:10 класс, 11 урок, Числовая окружностьСкачать

10 класс, 11 урок, Числовая окружность

Что значит этот знак ^ ?

Что значит этот знак ^ ?

2 пи эн на окружности

Видео:Тригонометрическая окружность. Как выучить?Скачать

Тригонометрическая окружность. Как выучить?

Что значит преобразовать многочлен?

Что значит преобразовать многочлен.

2 пи эн на окружности

Видео:🔴 ТРИГОНОМЕТРИЯ С НУЛЯ (Тригонометрическая Окружность на ЕГЭ 2024 по математике)Скачать

🔴 ТРИГОНОМЕТРИЯ С НУЛЯ (Тригонометрическая Окружность на ЕГЭ 2024 по математике)

Что значит этот знак ^?

Что значит этот знак ^.

2 пи эн на окружности

Видео:Длина окружности. Математика 6 класс.Скачать

Длина окружности. Математика 6 класс.

Что значит этот значок » ^ «?

Что значит этот значок » ^ «?

2 пи эн на окружности

Видео:Число Пи-здесь. Объяснение математического смысла.Скачать

Число Пи-здесь. Объяснение математического смысла.

Вычислить знач?

2 пи эн на окружности

Видео:Всё про углы в окружности. Геометрия | МатематикаСкачать

Всё про углы в окружности. Геометрия  | Математика

Что значит этот символ ^?

Что значит этот символ ^.

2 пи эн на окружности

Видео:КОГДА ПИСАТЬ +Пк, а когда +2Пк? (Задание 13 по Тригонометрии ЕГЭ 2024 по Математике Профиль)Скачать

КОГДА ПИСАТЬ +Пк, а когда +2Пк? (Задание 13 по Тригонометрии ЕГЭ 2024 по Математике Профиль)

Что значит |x| и |y|?

Что значит |x| и |y|?

2 пи эн на окружности

Видео:Отбор корней по окружностиСкачать

Отбор корней по окружности

Что значит в порядке возрастания?

Что значит в порядке возрастания?

2 пи эн на окружности

Видео:Алгебра 10 класс. 15 сентября. Числовая окружность #1Скачать

Алгебра 10 класс. 15 сентября. Числовая окружность #1

Что значит вот эта / палочка?

Что значит вот эта / палочка?

2 пи эн на окружности

Видео:Почему 360 градусов это 2пи радиан?Скачать

Почему 360 градусов это 2пи радиан?

Что значит приветить?

Что значит приветить?

Перед вами страница с вопросом Что значит 2пи , Пи эн и пи эн / 2 на окружности?, который относится к категории Алгебра. Уровень сложности соответствует учебной программе для учащихся 10 — 11 классов. Здесь вы найдете не только правильный ответ, но и сможете ознакомиться с вариантами пользователей, а также обсудить тему и выбрать подходящую версию. Если среди найденных ответов не окажется варианта, полностью раскрывающего тему, воспользуйтесь «умным поиском», который откроет все похожие ответы, или создайте собственный вопрос, нажав кнопку в верхней части страницы.

2 пи эн на окружности

2 пи эн на окружности

Написала все тут, надеюсь, понятно.

2 пи эн на окружности

1) — не верно. 1 / 9≠1 2) — верно. 1 / 3 — 4 / 7 = 1 / 3 — 4 / 7 3) не верно. — 5 / 3≠5 / 3.

2 пи эн на окружности

2 пи эн на окружности

Надеюсь что поймешь) )))))).

2 пи эн на окружности

Первый номер . Упростите выражение . А.

2 пи эн на окружности

2 пи эн на окружности

Ответ : — 15 если надо было решение то я напишу.

2 пи эн на окружности

(y — 4)(y + 4) = y ^ 2 — 16 (p — 7)(7 + p) = p ^ 2 — 49 (4 + 5y)(5y — 4) = 25y ^ 2 — 16 (7x — 2)(7x + 2) = 49x ^ 2 — 4 (8b + 5a)(5a — 8b) = 25a ^ 2 — 64b ^ 2 (10x — 6c)(10x + 6c) = 100x ^ 2 — 36c ^ 2.

Видео:Решение тригонометрических уравнений. Подготовка к ЕГЭ | Математика TutorOnlineСкачать

Решение тригонометрических уравнений. Подготовка к ЕГЭ | Математика TutorOnline

Как обозначать числа с пи на числовой окружности?

Надеюсь, вы уже прочитали про числовую окружность и знаете, почему она называется числовой, где на ней начало координат и в какой стороне положительное направление. Если нет, то бегом читать ! Если вы, конечно, собираетесь находить точки на числовой окружности.

Видео:Точки на числовой окружностиСкачать

Точки на числовой окружности

Обозначаем числа (2π), (π), (frac), (-frac), (frac)

Как вы знаете из прошлой статьи, радиус числовой окружности равен (1). Значит, длина окружности равняется (2π) (вычислили по формуле (l=2πR)). С учетом этого отметим (2π) на числовой окружности. Чтобы отметить это число нужно пройти от (0) по числовой окружности расстояние равно (2π) в положительном направлении, а так как длина окружности (2π), то получается, что мы сделаем полный оборот. То есть, числу (2π) и (0) соответствует одна и та же точка. Не переживайте, несколько значений для одной точки — это нормально для числовой окружности.

2 пи эн на окружности

Теперь обозначим на числовой окружности число (π). (π) – это половина от (2π). Таким образом, чтобы отметить это число и соответствующую ему точку, нужно пройти от (0) в положительном направлении половину окружности.

2 пи эн на окружности

Отметим точку (frac) . (frac) – это половина от (π), следовательно чтобы отметить это число, нужно от (0) пройти в положительном направлении расстояние равное половине (π), то есть четверть окружности.

2 пи эн на окружности

Обозначим на окружности точки (-) (frac) . Двигаемся на такое же расстояние, как в прошлый раз, но в отрицательном направлении.

2 пи эн на окружности

Нанесем (-π). Для этого пройдем расстояние равное половине окружности в отрицательном направлении.

2 пи эн на окружности

Теперь рассмотрим пример посложнее. Отметим на окружности число (frac) . Для этого дробь (frac) переведем в смешанный вид (frac) (=1) (frac) , т.е. (frac) (=π+) (frac) . Значит, нужно от (0) в положительную сторону пройти расстояние в пол окружности и еще в четверть.

2 пи эн на окружности

Задание 1. Отметьте на числовой окружности точки (-2π),(-) (frac) .

Видео:Тригонометрия. Начало. Число ПИ и единичная окружность.Скачать

Тригонометрия. Начало. Число ПИ и единичная окружность.

Обозначаем числа (frac), (frac), (frac)

Выше мы нашли значения в точках пересечения числовой окружности с осями (x) и (y). Теперь определим положение промежуточных точек. Для начала нанесем точки (frac) , (frac) и (frac) .
(frac) – это половина от (frac) (то есть, (frac) (=) (frac) (:2)) , поэтому расстояние (frac) – это половина четверти окружности.

2 пи эн на окружности

(frac) – это треть от (π) (иначе говоря, (frac) (=π:3)), поэтому расстояние (frac) – это треть от полукруга.

2 пи эн на окружности

(frac) – это половина (frac) (ведь (frac) (=) (frac) (:2)) поэтому расстояние (frac) – это половина от расстояния (frac) .

2 пи эн на окружности

Вот так они расположены друг относительно друга:

2 пи эн на окружности

Замечание: Расположение точек со значением (0), (frac) ,(π), (frac) , (frac) , (frac) , (frac) лучше просто запомнить. Без них числовая окружность, как компьютер без монитора, вроде бы и полезная штука, а использовать крайне неудобно.

Разные расстояние на окружности наглядно:

2 пи эн на окружности2 пи эн на окружности

2 пи эн на окружности 2 пи эн на окружности

Видео:1 2 4 сопряжение окружностейСкачать

1 2 4  сопряжение окружностей

Обозначаем числа (frac), (-frac), (frac)

Обозначим на окружности точку (frac) , для этого выполним следующие преобразования: (frac) (=) (frac) (=) (frac) (+) (frac) (=π+) (frac) . Отсюда видно, что от нуля в положительную сторону надо пройти расстояние (π), а потом еще (frac) .

2 пи эн на окружности

Отметим на окружности точку (-) (frac) . Преобразовываем: (-) (frac) (=-) (frac) (-) (frac) (=-π-) (frac) . Значит надо от (0) пройти в отрицательную сторону расстояние (π) и еще (frac) .

2 пи эн на окружности

Нанесем точку (frac) , для этого преобразуем (frac) (=) (frac) (=) (frac) (-) (frac) (=2π-) (frac) . Значит, чтобы поставить точку со значением (frac) , надо от точки со значением (2π) пройти в отрицательную сторону расстояние (frac) .

2 пи эн на окружности

Видео:✓ Как найти второй радиус? | Ботай со мной #105 | Борис ТрушинСкачать

✓ Как найти второй радиус? | Ботай со мной #105 | Борис Трушин

Обозначаем числа (10π), (-3π), (frac) ,(frac), (-frac), (-frac)

Запишем (10π) в виде (5 cdot 2π). Вспоминаем, что (2π) – это расстояние равное длине окружности, поэтому чтобы отметить точку (10π), нужно от нуля пройти расстояние равное (5) окружностям. Нетрудно догадаться, что мы окажемся снова в точке (0), просто сделаем пять оборотов.

2 пи эн на окружности

Из этого примера можно сделать вывод:

Числам с разницей в (2πn), где (n∈Z) (то есть (n) — любое целое число) соответствует одна и та же точка.

То есть, чтобы поставить число со значением больше (2π) (или меньше (-2π)), надо выделить из него целое четное количество (π) ((2π), (8π), (-10π)…) и отбросить. Тем самым мы уберем из числа, не влияющие на положение точки «пустые обороты».

Точке, которой соответствует (0), также соответствуют все четные количества (π) ((±2π),(±4π),(±6π)…).

Теперь нанесем на окружность (-3π). (-3π=-π-2π), значит (-3π) и (–π) находятся в одном месте на окружности (так как отличаются на «пустой оборот» в (-2π)).

2 пи эн на окружности

Кстати, там же будут находиться все нечетные (π).

Точке, которой соответствует (π), также соответствуют все нечетные количества (π) ((±π),(±3π),(±5π)…).

Сейчас обозначим число (frac) . Как обычно, преобразовываем: (frac) (=) (frac) (+) (frac) (=3π+) (frac) (=2π+π+) (frac) . Два пи – отбрасываем, и получается что, для обозначения числа (frac) нужно от нуля в положительную сторону пройти расстояние равное (π+) (frac) (т.е. половину окружности и еще четверть).

2 пи эн на окружности

Отметим (frac) . Вновь преобразования: (frac) (=) (frac) (=) (frac) (+) (frac) (=5π+) (frac) (=4π+π+) (frac) . Ясно, что от нуля надо пройти расстояние равное (π+) (frac) – и мы найдем место точки (frac) .

2 пи эн на окружности

Нанесем на окружность число (-) (frac) .
(-) (frac) (= -) (frac) (-) (frac) (=-10π-) (frac) . Значит, место (-) (frac) совпадает с местом числа (-) (frac) .

2 пи эн на окружности

Обозначим (-) (frac) .
(-) (frac) (=-) (frac) (+) (frac) (=-5π+) (frac) (=-4π-π+) (frac) . Для обозначение (-) (frac) , на числовой окружности надо от точки со значением (–π) пройти в положительную сторону (frac) .

Видео:ОКРУЖНОСТЬ И КРУГ // ДЛИНА ОКРУЖНОСТИ // ЧИСЛО ПИСкачать

ОКРУЖНОСТЬ И КРУГ // ДЛИНА ОКРУЖНОСТИ // ЧИСЛО ПИ

2 Пи р квадрат это формула

Для того чтобы найти площадь круга, существует формула, которую лучше запомнить:

S=πr 2 – это произведение числа пи на квадрат радиуса.

Поскольку радиус тесно связан отношениями с диаметром и длиной окружности, то путем нехитрых замен можно также вычислить площадь круга через диаметр 2 пи эн на окружностиили длину окружности 2 пи эн на окружности.

Диаметр – это удвоенный радиус, следовательно, подставляя его в формулу вместо последнего, нужно разделить его обратно на два.
Длина окружности представляет собой удвоенное произведение радиуса и числа π: P=2πr, обратным методом получаем, что радиус равен длине окружности, разделенной на его множитель.

Данные онлайн калькуляторы предназначены для расчета площади круга. Вычисление происходит по приведенным выше геометрическим формулам, где π считается константой, округленной до 15-го знака после запятой.

Определение: Круг- это часть плоскости , ограниченная окружностью, круг является выпуклой фигурой.

2 пи эн на окружности

Результат работы калькулятора также округляется до аналогичного разряда. Для использования калькулятора расчета площади круга необходимо ввести только значение радиуса, диаметра или окружности круга. Для калькулятора единицы измерения радиуса не имеют значения – результат вычисляется в абсолютном виде. То есть, если значение радиуса задано, например, в сантиметрах, то и вычисленное калькулятором значение площади круга тоже следует интерпретировать как представленное в квадратных сантиметрах.

Перевод радиан в градусы.
Ad = Ar * 180 / пи
Где Ad — угол в градусах, Ar — угол в радианах.

Перевод градусов в радианы.
Ar = Ad * пи / 180
Где Ad — угол в градусах, Ar — угол в радианах.

Длина окружности.
L = 2 * пи * R
Где L — длина окружности, R — радиус окружности.

Длина дуги окружности.
L = A * R
Где L — длина дуги окружности, R — радиус окружности, A — центральный угол, выраженный в радианах
Для окружности A = 2*пи (360 градусов), получим L = 2*пи*R.

Площадь треугольника.
S = (p * (p-a) * (p-b) * (p-c) ) 1/2
Где S — площадь треугольника, a, b, c — длины сторон,
p=(a+b+c)/2 — полупериметр.

Площадь круга.
S = пи * R 2
Где S — площадь круга, R — радиус круга.

Площадь сектора.
S = Ld * R/2 = (A * R 2 )/2
Где S — площадь сектора, R — радиус круга, Ld — длина дуги.

Площадь поверхности шара.
S = 4 * пи * R 2
Где S — площадь поверхности шара, R — радиус шара.

Площадь боковой поверхности цилиндра.
S = 2 * пи * R * H
Где S — площадь боковой поверхности цилиндра, R — радиус основания цилиндра, H — высота цилиндра.

Площадь полной поверхности цилиндра.
S = 2 * пи * R * H + 2 * пи * R 2
Где S — площадь боковой поверхности цилиндра, R — радиус основания цилиндра, H — высота цилиндра.

Площадь боковой поверхности конуса.
S = пи * R * L
Где S — площадь боковой поверхности конуса, R — радиус основания конуса, L — длина образующей конуса.

Площадь полной поверхности конуса.
S = пи * R * L + пи * R 2
Где S — площадь полной поверхности конуса, R — радиус основания конуса, L — длина образующей конуса.

Объем шара.
V = 4 / 3 * пи * R 3
Где V — объем шара, R — радиус шара.

Объем цилиндра.
V = пи * R 2 * H
Где V — объем цилиндра, R — радиус основания цилиндра, H — высота цилиндра.

Объем конуса.
V = пи * R * L = пи * R * H/cos (A/2) = пи * R * R/sin (A/2)
Где V — объем конуса, R — радиус основания конуса, L — длина образующей конуса, A — угол при вершине конуса.

Площадь круга с радиусом r равна πr 2 . Здесь символ π (греческая буква пи) обозначает константу, выражающую отношение длины окружности к её диаметру или площади круга к квадрату его радиуса. Поскольку площадь правильного многоугольника равна половине его периметра, умноженного на апофему (высоту), а правильные многоугольники стремятся к окружности при росте числа сторон, площадь круга равна половине длины окружности, умноженной на радиус (то есть 1 2 × 2πr × r).

Видео:Что такое число Пи? Кто его изобрел и почему оно так важноСкачать

Что такое число Пи?  Кто его изобрел и почему оно так важно

Содержание

Видео:Площадь круга. Математика 6 класс.Скачать

Площадь круга. Математика 6 класс.

История [ править | править код ]

Современные математики могут получить площадь круга с помощью методов интегрирования или вещественного анализа. Однако площадь круга изучалась ещё в Древней Греции. Евдокс Книдский в пятом столетии до нашей эры обнаружил, что площади кругов пропорциональны квадратам их радиусов. [1] Великий математик Архимед использовал методы евклидовой геометрии, чтобы показать, что площадь внутри окружности равна площади прямоугольного треугольника, основание которого имеет длину окружности, а высота равна радиусу окружности, в своей книге Измерение круга [en] . Длина окружности равна 2 π r, а площадь треугольника равна половине основания на высоту, что даёт π r 2 . До Архимеда Гиппократ Хиосский первый показал, что площадь круга пропорциональна квадрату его диаметра в его попытках квадрирования гиппократовых луночек [2] Однако он не установил константу пропорциональности.

Видео:Что такое ПИ? Как понимать тригонометрическую окружность? Тригонометрия с нуля. Школа EXAMhackСкачать

Что такое ПИ? Как понимать тригонометрическую окружность? Тригонометрия с нуля. Школа EXAMhack

Использование многоугольников [ править | править код ]

Площадь правильного многоугольника равна половине периметра, умноженного на апофему (высоту). При увеличении числа сторон многоугольник стремится к окружности, а апофема стремится к радиусу. Это даёт основание считать, что площадь круга равна произведению половины длины окружности на радиус. [3]

Видео:Почему окружность 2pi? 🧐 #егэ2023 #огэ2023 #математика #shortsСкачать

Почему окружность 2pi? 🧐 #егэ2023 #огэ2023 #математика #shorts

Доказательство Архимеда [ править | править код ]

Следуя Архимеду, сравним площадь круга с площадью прямоугольного треугольника, основание которого равно длине окружности, а высота равна радиусу. Если площадь круга не равна площади треугольника, она должна быть меньше или больше. Исключим оба варианта, что оставит только одну возможность — площади равны. Для доказательства будем использовать правильные многоугольники.

Не больше [ править | править код ]

2 пи эн на окружности

Предположим, что площадь круга C больше площади треугольника T = 1 ⁄2cr. Пусть E означает превышение площади. Впишем [en] квадрат в окружность, чтобы все его четыре угла лежали на окружности. Между квадратом и окружностью четыре сегмента. Если общая их площадь G4 больше E, делим каждую дугу пополам, что превращает вписанный квадрат в восьмиугольник и образует восемь сегментов с меньшим общим зазором, G8. Продолжаем деление, пока общий зазор Gn не станет меньше E. Теперь площадь вписанного многоугольника Pn = CGn должна быть больше площади треугольника.

G_ P_ &=C-G_ &>C-EP_ &>Tend>>»> E = C − T > G n P n = C − G n > C − E P n > T E&=C-T&>G_ P_ &=C-G_ &>C-EP_ &>Tend>> 2 пи эн на окружностиG_ P_ &=C-G_ &>C-EP_ &>Tend>»/>

Но это ведёт к противоречию. Для доказательства проведём высоту из центра окружности на середину стороны многоугольника, её длина h меньше радиуса окружности. Пусть каждая сторона многоугольника имеет длину s, сумма всех сторон составит ns, и эта величина меньше длины окружности. Площадь многоугольника состоит из n равных треугольников высоты h с основанием s, что даёт 1 ⁄2nhs. Но h 1 ⁄2cr, получили противоречие.

Не меньше [ править | править код ]

2 пи эн на окружности

Предположим, что площадь круга меньше площади треугольника. Пусть D означает разницу площадей. Описываем квадрат вокруг окружности, так что середины сторон лежат на ней. Если суммарный зазор между квадратом и окружностью G4 больше D, срезаем углы касательными, превращая квадрат в восьмиугольник и продолжаем такие отсечения пока площадь зазора не станет меньше D. Площадь многоугольника Pn должна быть меньше T.

G_ P_ &=C+G_ & D = T − C > G n P n = C + G n C + D P n T =T-C&>G_ P_ &=C+G_ & 2 пи эн на окружностиG_ P_ &=C+G_ &

Это тоже приводит к противоречию. Каждый перпендикуляр, проведённый от центра круга к середине стороны, является радиусом, т.е. имеет длину r. А поскольку сумма сторон больше длины окружности, многоугольник из n одинаковых треугольников даст площадь, большую T. Снова получили противоречие.

Таким образом, площадь круга в точности равна площади треугольника.

Доказательство перегруппировкой [ править | править код ]

2 пи эн на окружности

2 пи эн на окружности

Следуя Сато Мошуну [4] и Леонардо да Винчи [5] , мы можем использовать вписанные правильные многоугольники другим способом. Положим, мы вписали шестиугольник. Разрежем шестиугольник на шесть треугольников, делая сечения через центр. Два противоположных треугольника содержат общие диаметры. Сдвинем теперь треугольники, чтобы радиальные стороны стали смежными. Теперь пара треугольников образует параллелограмм, в котором стороны шестиугольника образуют две противоположные стороны длиной s. Две радиальные стороны становятся боковыми сторонами, а высота параллелограмма равна h (как в доказательстве Архимеда). Фактически, мы можем собрать все треугольники в один большой параллелограмм, располагая в ряд полученные параллелограммы (из двух треугольников). То же самое будет верно, если мы будем увеличивать число сторон. Для многоугольника с 2n сторонами параллелограмм будет иметь основание ns и высоту h. С ростом числа сторон длина основания параллелограмма увеличивается, стремясь к половине окружности, а высота стремится к радиусу. В пределе параллелограмм становится прямоугольником с шириной π r и высотой r.

Приближения площади круга единичного радиуса перегруппировкой треугольников.

многоугольникпараллелограмм
nсторонаоснованиевысотаплощадь
41,41421362,82842710,70710682,0000000
61,00000003,00000000,86602542,5980762
80,76536693,06146750,92387952,8284271
100,61803403,09016990,95105652,9389263
120,51763813,10582850,96592583,0000000
140,44504193,11529310,97492793,0371862
160,39018063,12144520,98078533,0614675
960,06543823,14103200,99946463,1393502
1/∞π1π

Интегрирование [ править | править код ]

2 пи эн на окружности

Используя интегралы, мы можем просуммировать площадь круга, разделив его на концентрические окружности подобно луковице. Площадь бесконечно тонкого «слоя» радиуса t будет равна 2 π t dt, то есть произведению длины окружности на толщину слоя. В результате получим элементарный интеграл для круга радиуса r.

A r e a ( r ) = ∫ 0 r 2 π t d t = [ ( 2 π ) t 2 2 ] t = 0 r = π r 2 . =int _ ^ 2pi t,dt&=left[(2pi ) > >
ight]_ ^ &=pi r^ .end

Можно разбивать круг не на кольца, а на треугольники с бесконечно малым основанием. Площадь каждого такого треугольника равна 1/2 * r * dt. Суммируя (интегрируя) все площади этих треугольников, получим формулу круга:

A r e a ( r ) = ∫ 0 2 π r 1 2 r d t = [ 1 2 r t ] t = 0 2 π r = π r 2 . =int _ ^ >r,dt&=left[ >rt
ight]_ ^ &=pi r^ .end

Быстрая аппроксимация [ править | править код ]

Вычисления, проведённые Архимедом, были трудоёмкими и он остановился на многоугольнике с 96 сторонами. Более быстрый метод использует идеи Снелла (1621), позднее развитые Гюйгенсом (1654) [6] .

Метод удвоения Архимеда [ править | править код ]

Если задан круг, пусть un будет периметром вписанного правильного n-угольника, а Un — периметром описанного правильного n-угольника. Тогда un и Un являются нижней и верхней границей длины окружности, которые становятся точнее с ростом n, а их среднее значение (un + Un)/2 становится особенно хорошей аппроксимацией длины окружности. Чтобы вычислить un и Un для больших n, Архимед вывел следующие формулы:

u 2 n = U 2 n u n = u_ >>> 2 пи эн на окружности(среднее геометрическое) U 2 n = 2 U n u n U n + u n = u_ > +u_ >>> 2 пи эн на окружности(среднее гармоническое).

Начав с шестиугольника, Архимед удваивал n четыре раза, дойдя до 96-угольника, который дал ему хорошую аппроксимацию длины окружности круга.

В современных обозначениях можно воспроизвести эти вычисления (и пойти дальше). Для единичной окружности вписанный шестиугольник имеет периметр u6 = 6, а описанный шестиугольник имеет периметр U6 = 4√3. Удваиваем семь раз, получаем

Удвоения Архимеда семь раз; n = 6×2 k .

knunUn(un + Un)/4
66,00000006,92820323,2320508
1126,21165716,43078063,1606094
2246,26525726,31931993,1461443
3486,27870046,29217243,1427182
4966,28206396,28542923,1418733
51926,28290496,28374613,1416628
63846,28311526,28332553,1416102
77686,28316786,28322043,1415970

(здесь (un + Un)/2 аппроксимирует длину единичной окружности, которая равна 2 π , так что (un + Un)/4 аппроксимирует π )

Последняя строка таблицы содержит 355 ⁄113 — лучшее рациональное приближение, то есть не существует приближения лучшего этого со знаменателем до 113.
Число 355 ⁄113 является прекрасным приближением для π , нет рационального числа более близкого к π со знаменателем до 16604. [7]

Улучшение Снелла-Гюйгенса [ править | править код ]

Снелл предложил (а Гюйгенс доказал) более тесные границы, чем у Архимеда:

n 3 sin ⁡ π n 2 + cos ⁡ π n π n [ 2 sin ⁡ π 3 n + tan ⁡ π 3 n ] . >> >>> 2 пи эн на окружности

Для n = 48 формула даёт приближение лучше (около 3,14159292), чем метод Архимеда для n = 768.

Развитие формулы удваивания Архимеда [ править | править код ]

2 пи эн на окружности

Пусть одна сторона вписанного правильного n-угольника имеет длину sn и пусть точки A и B — её концы. Пусть A′ — противоположная A точка на окружности, так что A′A является диаметром, а A′AB является вписанным треугольником, опирающимся на этот диаметр. По теореме Фалеса этот треугольник является прямоугольным (угол B прямой). Пусть длина A′B равна cn и эту длину будем называть дополнением sn. Тогда cn 2 +sn 2 = (2r) 2 . Пусть точка C делит дугу AB пополам, и пусть C′ является противоположной C точкой окружности. Тогда длина CA равна s2n, длина C′A равна c2n, а C′CA снова является прямоугольным треугольником, опирающимся на диаметр C′C. Поскольку C делит дугу AB пополам, диаметр C′C перпендикулярен хорде AB, которую он пересекает, скажем, в точке P. Треугольник C′AP тогда прямоуголен и подобен C′CA, поскольку у них общий угол C′. Получаем, что все три соответствующие стороны находятся в одной и той же пропорции. В частности, мы имеем C′A : C′C = C′P : C′A и AP : C′A = CA : C′C. Центр окружности O делит A′A пополам, так что треугольник OAP подобен A′AB и длина OP равна половине длины A′B. В результате получаем

c 2 n 2 = ( r + 1 2 c n ) 2 r c 2 n = s n s 2 n . ^ &=left(r+ >c_
ight)2rc_ &= > >>.end >> 2 пи эн на окружности

В первом равенстве отрезок C′P равен сумме C′O+OP, что равно r+ 1 ⁄2cn, а отрезок C′C является диаметром и его длина равна 2r. Для единичного круга получаем знаменитую формулу удвоения Людольфа Ван Цейлена

c 2 n = 2 + c n . = >>.> 2 пи эн на окружности

Если мы теперь построим правильный описанный n-угольник со стороной ″B″, параллельной AB, то OAB и OA″B″ являются подобными с отношением подобия A″B″ : AB = OC : OP. Обозначим описанную сторону Sn, тогда отношение превращается в Sn : sn = 1 : 1 ⁄2cn. (Мы снова используем факт, что OP равен половине A′B.) Получаем

c n = 2 s n S n . =2 > >>.> 2 пи эн на окружности

Обозначим периметр вписанного многоугольника через un = nsn, а описанного через Un = nSn. Комбинируя равенства, получим

c 2 n = s n s 2 n = 2 s 2 n S 2 n , = > >>=2 > >>,> 2 пи эн на окружности

u 2 n 2 = u n U 2 n . ^ =u_ U_ .> 2 пи эн на окружности

Можно также вывести

2 s 2 n S 2 n s n s 2 n = 2 + 2 s n S n , > >> > >>=2+2 > >>,> 2 пи эн на окружности

2 U 2 n = 1 u n + 1 U n . >>= >>+ >>.> 2 пи эн на окружности

Аппроксимация случайными бросаниями [ править | править код ]

2 пи эн на окружности

Если более эффективные методы недоступны, можно прибегнуть к «бросанию дротиков». Этот метод Монте-Карло использует факт, что при случайных бросаниях точки равномерно распространяются по площади квадрата, в котором расположен круг, число попаданий в круг приближается к отношению площади круга на площадь квадрата. Следует принимать этот метод как последнюю возможность вычисления площади круга (или фигуры любой формы), поскольку для получения приемлемой точности требует огромного числа испытаний. Для получения точности 10 −n необходимо около 100 n случайных испытаний [8] .

Конечная перегруппировка [ править | править код ]

Как мы видели, разбив диск на бесконечное число кусков мы можем из них затем собрать прямоугольник. Интересный факт был открыт относительно недавно Лацковичем [9] , что мы можем разбить круг на большое, однако конечное число кусков, а затем перегруппировать их в квадрат той же площади. Сам вопрос о таком конечном разбиении носит название «Квадратура круга Тарского».

Обобщения [ править | править код ]

Мы можем растянуть круг до формы эллипса. Поскольку это растяжение является линейным преобразованием плокости, оно изменяет площадь, но сохраняет отношения площадей. Этот факт можно использовать для вычисления площади произвольного эллипса, отталкиваясь от площади круга.

Пусть единичный эллипс описан квадратом со стороной 2. Преобразование переводит круг в эллипс путём сжатия или растяжения горизонтального и вертикального диаметров до малой и большой оси эллипса. Квадрат становится прямоугольником, описанным вокруг эллипса. Отношение площади круга к площади квадрата равно π /4, и отношение площади эллипса к площади прямоугольника будет тоже π /4. Если a и b — длины малой и большой осей эллипса. Площадь прямоугольника будет равна ab, а тогда площадь эллипса — π ab/4.

Мы можем распространить аналогичные техники и на большие размерности. Например, если мы хотим вычислить объём внутри сферы, и мы знаем формулу для площади сферы, мы можем использовать приём, аналогичный «луковичному» подходу для круга.

Поделиться или сохранить к себе: