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圆形


圆圈Pi

圆是平面上与给定点等距的一组点O(运行).距离第页来自中心被称为半径,以及要点O(运行)被称为中心.加倍半径被称为直径 d=2转.圆与之相对的角度它的中心是全角度,等于360度2π 弧度.

圆具有最大可能值地区对于给定的周长,以及尽可能少的周长对于给定的地区.

这个周长 C类一个圆的圆周,并由给出

 C=pid=2pir。
(1)

这可以使用微积分使用的公式弧长在里面极地的协调,

 C=int_0^(2pi)sqrt(r^2+((dr)/(dtheta))^2)dtheta,
(2)

但自从r(θ)=r,这变得很简单

 C=int_0^(2pi)rdtheta=2pir。
(3)

这个圆周-至-直径比率C/d公司因为圆的大小是恒定的改变了圆的形状(因为按系数缩放平面图形秒增加其周长通过秒)、和d日也按比例缩放秒。表示该比率圆周率(圆周率),并已被证明超越的.

圆形区域条纹

知道C/d公司,的地区可以用几何或微积分.如上图所示,随着同心条的数量增加到无穷大表格a三角形,所以

 A=1/2(2pir)r=pir^2。
(4)

阿基米德于年首次记录了这种推导圆的测量(约公元前225年)。

圆形区域楔形

如果圆形被切成楔形,随着楔形数量增加到无穷大,矩形结果,所以

 A=(pir)r=pir^2。
(5)

发件人微积分,该区域紧跟公式

 A=int_0^(2pi)dthetaint_0^rrdr=(2π)(1/2r^2)=pir^2,
(6)

再次使用极坐标.

圆也可以被视为正多边形具有半径(inradius) 第页外半径 R(右)作为边数n个接近无穷大(一个在技术上被称为无尾猿).这就提供了圆周作为

C类=lim(n->infty)2rntan(pi/n)=2pir
(7)
=lim_(n->infty)2Rnsin(pi/n)=2piR,
(8)

地区作为

A类=lim_(n->infty)nr^2tan(pi/n)=pir^2
(9)
=lim_(n->infty)1/2nR^2sin((2pi)/n)=piR^2,
(10)

它们与半径相等第页R(右)收敛到与n->不完整.

不幸的是,几何学家和地形学家对“n个-球体”,几何图形参考底层空间中的坐标数量,以及地形学家参考的表面本身的尺寸(Coxeter 1973,第125页)。因此,几何师通常将圆周称为2球体,而地形学家则称之为将其作为1个球体,并将其表示为序号^1.

圆圈是一个圆锥曲线通过交集获得圆锥体用一个飞机 垂直的圆锥体的对称轴。它也是一个李萨如曲线.圆是椭圆具有相等的半长轴和半短轴(即偏心,偏心0). 圆的内部称为磁盘.概述圆到三维的距离称为、和n个尺寸n> =4超球面.

两个圆的相交区域称为透镜三个对称放置的圆的相交区域(如维恩图表),在每个中心位于交叉口的特殊情况下其他两个中的一个称为Reuleaux三角形.

笛卡尔坐标,一个圆的方程半径 一以…为中心(x0,y0)

 (x-x0)^2+(y-y_0)^2=a^2。
(11)

踏板坐标踏板指向在中心,方程是

 pa=r ^2。
(12)

圆圈具有P_1P_2直径由以下公式给出

 (x-x1)(x-x2)+(y-y_1)(y-y_2)=0。
(13)

这个参数方程对于一个圆半径 一可以通过以下方式给出

x个=阿科斯特
(14)
年=阿森特。
(15)

圆也可以通过有理函数参数化

x个=(1+t^2)
(16)
年=(2吨)/(1+t^2),
(17)

但是一个椭圆曲线不能。

圆形法线切线

上面的图显示了一系列正常的切线向量用于圆。

这个弧长 秒,曲率 卡帕、和切向角 φ半径为的圆一用(◇)和(◇

秒(t)=在
(18)
κ(t)=每年1次
(19)
φ(t)=吨/年。
(20)

这个塞萨罗方程

 kappa=1/a。
(21)

极坐标圆的方程具有特别简单的形式。

 r=a
(22)

是一个圆半径 一居中于起源,

 r=2个costheta
(23)

是圆半径 一居中于(a,0)、和

 r=2正弦θ
(24)

是一个圆半径 一以…为中心(0,a).

圆通过三点的方程(x i,y i)对于i=1、2、3(外接圆三角形由点决定)是

 |x^2+y^2xy1;x_1^2+y_1^2 x_1y_1 1;x_2^2+y_2^2x_2y_21;x_3^2+y_3^2 x_3 y_3 1 |=0。
(25)

这个中心半径可以通过分配二次型的曲线

 ax^2+cy^2+dx+ey+f=0,
(26)

哪里a=cb=0(因为没有xy公司跨期限)。正在完成广场给予

 a(x+d/(2a))^2+a(y+e/(2a))^2+f-(d^2+e^2)/(4a)=0。
(27)

这个中心然后可以识别为

x_0个=-日期/(2a)
(28)
y_0(零)=-e/(2a)
(29)

半径作为

 r=sqrt((d^2+e^2)/(4a^2)-f/a),
(30)

哪里

一=|x_1 y_1 1;x_2 y_2 1;x3 y3 1个|
(31)
d日=-|x_1^2+y_1^2 y_1 1;x_2^2+y_2^2 y_21;x_3^2+y_3^2 y_3 1|
(32)
e(电子)=|x_1^2+y_1^2 x_11;x_2^2+y_2^2x_21;x_3^2+y_3^2 x_31|
(33)
(f)=-|x_1^2+y_1^2 x_1y_1;x_2^2+y_2^2x_2y_2;x_3^2+y_3^2 x_3y_3|。
(34)

位于圆上的四个或更多点称为共环的。由于三个非共线点决定了圆形。

三线坐标,每个圆都有形式的方程式

 (lalpha+mbeta+ngamma)(aalpha+bbeta+cgamma)+k(abetagamma+bgammaalpha+calphabeta)=0
(35)

具有k!=0(Kimberling 1998,第219页)。

中心α0:β0:γ0方程给出的圆(35)由给定

字母_0=l+kcosA-ncosB-mcosC
(36)
β_0=m-ncosA+kcosB-lcosC
(37)
伽马_0=n-mcosA-lcosB+kcosC
(38)

(Kimberling 1998,第222页)。

精确三线坐标 (α、β、γ),方程通过三个非共线点的圆准确的三线坐标 (α_1、β_1、γ_1),(α_2、β_2、γ_2)、和(α3、β3、γ3)

 |阿贝塔加玛+bgammaalpha+calphabeta-al-beta-gamma;abeta_1gamma_1+bgamma_1alpha_1+calpha_1beta_1alpha_beta_1γ_1;abeta2gamma2+bgamma2alpha2+calpha2beta2 alpha2 beta2 gamma2;abeta3gamma3+bgamma3alpha3+calpha3beta3 alpha3 beta3 gamma3 |=0
(39)

(Kimberling 1998,第222页)。

半径三线性圆的方程R(右)带中心α0:β0:γ0由Kimberling给出(1998年,第223页)。


另请参见

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引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“圆形。”来自数学世界--A类Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/Circle.html

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