圓的面積為什么是πr2
2022-03-14 09:36 作者:馬同學(xué)圖解數(shù)學(xué) | 我要投稿
相信同學(xué)們都知道,圓的面積為πr2。也都知道,可以用逼近的思想,用內(nèi)接多邊形來得到這個答案。

但你知道具體是如何操作的嗎?本文就帶同學(xué)們來推導(dǎo)一下。
1 內(nèi)接等邊三角形
先從最簡單的內(nèi)接等邊三角形看起。

首先標(biāo)出圓心和三角形的三個頂點,并且連接它們。這樣就得到了大小相等的三個小三角形。

我們知道,兩邊及其夾角可以通過公式得到三角形的面積。

此時,假設(shè)圓的半徑為,則小三角形的兩條邊為
,再加上圓心角為
很容易得到小三角形的面積為

則內(nèi)接等邊三角形的面積為

2 內(nèi)接等邊四邊形
看完了內(nèi)接等邊三角形,下面來看看內(nèi)接等邊四邊形。

還是一樣的標(biāo)出圓心和頂點,并且連接它們。這樣就得到了大小相等的四個小三角形。

此時圓心角為,則小三角形的面積為
。

繼而得到內(nèi)接等邊四邊形的面積為

3 內(nèi)接等邊五邊形
再來看看內(nèi)接等邊五邊形。

還是一樣的標(biāo)出圓心和頂點,并且連接它們。這樣就得到了大小相等的五個小三角形。且因為圓心角為,所以內(nèi)接等邊五邊形的面積為

4 規(guī)律
算完了三個內(nèi)接多邊形的面積,下面來找找規(guī)律

將角度用弧度值來表示

寫成弧度值后,很容易看出,內(nèi)接多邊形的通項為

將帶入上式,可以得到下面這個圖

可以看到隨著不斷增大,內(nèi)接多邊形的面積不斷逼近
,也就是其極限為

最后,我們來驗算一下
5 計算
令,則

標(biāo)簽: