词条 | 三角函数与圆 |
释义 | 一、圆面积公式关于圆面积的推导,我们在初等数学曾进行过基本的解析。即将圆整体进行对半分割,再使半圆各析分成若干个的锯齿形三角形,然后对半圆隔空相合,即得得出一个以半径R为高、半周S=πR(π为圆周率)为底边的平行四边形,故可得S=πR2。 二、圆面积的三角函数推导式下面利用三角函数对圆面积公式进行简单的推导。根据圆曲线的基本方程:X2+Y2=R2,可得Y=√(R2-X2),由此得出圆面积公式的微积分表示为:S=∫√(R2-X2)dX。 欲解该式,我们可利用三角函数做如下解析:设立平面坐标系,以原点为圆心,则可知X=Rcosθ,Y=Rsinθ,由此带入方程式中,得:S=∫RsinθdRcosθ。 由dcosθ=-sinθdθ得,S=∫R2-sin2θdθ, 化简可为:S=∫R2[cos2θ/2-1/2]dθ,因三角函数值域仅在[0,1], 所以公式应为:S=∫R2(1/2-cos2θ/2)dθ。 求解可得:S=R2(1/2∫dθ-∫cos2θ/2dθ), 因末项积分可视为一个常数C,所以原式化为:S=R2∫1/2dθ+C,即S=R2.θ/2+C, 令θ=0时,且S= 0,故C=0, 即化简后为:S=R2.θ/2。 当θ∈(0,2π),即得S=πR2。证明完毕。 |
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