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2024-01-27
MATH
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圆周长公式推导

圆周长公式推导

前几天看到有人再群里说如何推导 C=2πrC=2\pi r,自己私下推导了一下。当然有些微积分的公式也忘了,群里求助了一些考研同学的帮助😂,本人数学废物实锤了。

  1. 根据余弦公式有d2=r2+r22r2cosα\Large d^2=r^2+r^2-2r^2\cos\alpha,则d=r2(1cosα)\Large d=r\sqrt{2(1-\cos\alpha)}

  2. 多边形周长:C=2παd=2πrα2(1cosα)\Large C=\frac{2\pi}{\alpha}d=\frac{2\pi r}{\alpha}\sqrt{2(1-\cos\alpha)}

  3. 圆的周长:C=limα0+2πrα2(1cosα)\Large C=\lim_{\alpha\rightarrow0^+}\frac{2\pi r}{\alpha}\sqrt{2(1-\cos\alpha)}

  4. 计算:limα0+2(1cosα)α\Large \lim_{\alpha\rightarrow0^+}\frac{\sqrt{2(1-\cos\alpha)}}{\alpha}

    1cosα=1(cos2α2sin2α2)=2sin2α2=2sinα2(sinα2>0)\Large \sqrt{1-\cos\alpha}=\sqrt{1-(\cos^2\frac{\alpha}{2}-\sin^2\frac{\alpha}{2})}=\sqrt{2\sin^2\frac{\alpha}{2}}=\sqrt{2}\sin\frac{\alpha}{2} (\because \sin\frac{\alpha}{2}>0)

    limα0+2(1cosα)α=limα0+2sinα2α=limα0+2×(sinα2)1=limα0+2×12cosα21=1\Large \lim_{\alpha\rightarrow 0^+}\frac{\sqrt{2}\sqrt{(1-\cos\alpha)}}{\alpha}=\lim_{\alpha\rightarrow 0^+}\frac{2\sin\frac{\alpha}{2}}{\alpha}=\lim_{\alpha\rightarrow 0^+}2\times\frac{(\sin\frac{\alpha}{2})^\prime}{1}=\lim_{\alpha\rightarrow 0^+}2\times\frac{\frac{1}{2}\cos\frac{\alpha}{2}}{1}=1

  5. 再带入上式可得 C=2πr\Large C=2\pi r

本文作者:Geaming

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