用一根不可拉伸的线两头相接围成一个封闭图形,证明当这个图形为圆的时候面积最大.
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/13 19:58:20
用一根不可拉伸的线两头相接围成一个封闭图形,证明当这个图形为圆的时候面积最大.
不可拉伸的线,即周长固定.用极限的方法:
以圆的正n边形表示圆的面积:
设圆的半径为r,内接一个正n边形,它的任意一边所对的圆心角为2π/n,先算出其中一个三角形的面积(用两边夹角的公式S=(1/2)a*b*sinC),然后得到这个正n六边形的面积:
Sn=(n/2)r²sin(2π/n)
当n无限增大时,内接正n边形的形状无限接近于圆,它的面积也无限接近圆的面积.求这个极限要用一高等数学中一个重要的极限公式(函数的极限):
当x→0时,lim[(sinx)/x]=1
[题外话:这个极限的几何意义是,当x无限减小时,y=sinx的图象与直线y=x是重合的,在这种情况下,我们可以用x的值来代替sinx,以在某些领域做近似计算]
把Sn变形:
Sn=πr²lim[sin(2π/n)/(2π/n)]
于是,当n→∞时,2π/n→0
lim[sin(2π/n)/(2π/n)]=1
Sn=πr²
再问: 其它不规则图形呢?
再答: 就是因为在取极限的的时候,本身就是不规则图形的,就是一个渐进的过程,比如四边,五边,n边形。
再问: 那比如椭圆和心形又怎么比较呢?
再答: 你想的很全面,椭圆跟心形,那肯定是椭圆大了,心形的上不还是凹进去的,对于一根线来说,如果有很多地方凹进去的话,它浪费的面积肯定是很多的,只有是在往外凸的时候最能充分利用。太细我也说不大清楚
再问: 这倒不一定,要看椭圆的离心率。不过非常感谢你回答我的问题!具体的答案还是去问老师好了。
以圆的正n边形表示圆的面积:
设圆的半径为r,内接一个正n边形,它的任意一边所对的圆心角为2π/n,先算出其中一个三角形的面积(用两边夹角的公式S=(1/2)a*b*sinC),然后得到这个正n六边形的面积:
Sn=(n/2)r²sin(2π/n)
当n无限增大时,内接正n边形的形状无限接近于圆,它的面积也无限接近圆的面积.求这个极限要用一高等数学中一个重要的极限公式(函数的极限):
当x→0时,lim[(sinx)/x]=1
[题外话:这个极限的几何意义是,当x无限减小时,y=sinx的图象与直线y=x是重合的,在这种情况下,我们可以用x的值来代替sinx,以在某些领域做近似计算]
把Sn变形:
Sn=πr²lim[sin(2π/n)/(2π/n)]
于是,当n→∞时,2π/n→0
lim[sin(2π/n)/(2π/n)]=1
Sn=πr²
再问: 其它不规则图形呢?
再答: 就是因为在取极限的的时候,本身就是不规则图形的,就是一个渐进的过程,比如四边,五边,n边形。
再问: 那比如椭圆和心形又怎么比较呢?
再答: 你想的很全面,椭圆跟心形,那肯定是椭圆大了,心形的上不还是凹进去的,对于一根线来说,如果有很多地方凹进去的话,它浪费的面积肯定是很多的,只有是在往外凸的时候最能充分利用。太细我也说不大清楚
再问: 这倒不一定,要看椭圆的离心率。不过非常感谢你回答我的问题!具体的答案还是去问老师好了。
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