首先我们从数学角度进行分析圆的面积公式是什么:
文章插图
圆等分成360份 , 每一份1度圆心角对应的圆弧长为a=πr/180 , 则半径r与a所围的面积近似于一个三角形的面积 , 设高为h则h=√[1-(π/180)^2]*r一个三角形的面积=ah/2=(πr^2/2)*√[1-2π/180^2]*(1/180)360个全等三角形的面积之和为圆面积 , s=360*(πr^2/2)*√[1-2π/180^2]*(1/180)=πr^2)*√[1-2π/180^2]2π/180^2近似等于0所以s=πr^2
这个公式作为公理是无任何问题的 。
下面我们再从历史的角度进行分析:
用圆内接正多边形的面积去无限逼近圆面积并以此求取圆周率 。
\”圜 , 一中同长也\” 。意思是说:圆只有一个中心 , 圆周上每一点到中心的距离相等 。早在我国先秦时期 , 《墨经》上就已经给出了圆的这个定义 , 而公元前11世纪 , 我国西周时期数学家商高也曾与周公讨论过圆与方的关系 。认识了圆 , 人们也就开始了有关于圆的种种计算 , 特别是计算圆的面积 。我国古代数学经典《九章算术》在第一章\”方田\”章中写到\”半周半径相乘得积步\” , 也就是我们现在所熟悉的公式 。
【圆的面积公式是什么:圆的面积公式为什么是πr2?推导过程是什么样子的?】他认为 , 圆内接正多边形的面积与圆面积都有一个差 , 用有限次数的分割、拼补 , 是无法证明《九章算术》的圆面积公式的 。因此刘徽大胆地将极限思想和无穷小分割引入了数学证明 。他从圆内接正六边形开始割圆 , \”割之弥细 , 所失弥少 , 割之又割 , 以至不可割 , 则与圆周合体 , 而无所失矣 。\”也就是说将圆内接正多边形的边数不断加倍 , 则它们与圆面积的差就越来越小 , 而当边数不能再加的时候 , 圆内接正多边形的面积的极限就是圆面积 。刘徽考察了内接多边形的面积 , 也就是它的\”幂\” , 同时提出了\”差幂\”的概念 。\”差幂\” 是后一次与前一次割圆的差值 , 可以用图中阴影部分三角形的面积来表示 。同时 , 它与两个小黄三角形的面积和相等 。刘徽指出 , 在用圆内接正多边形逼近圆面积的过程中 , 圆半径在正多边形与圆之间有一段余径 。以余径乘正多边形的边长 , 即2倍的\”差幂\” , 加到这个正多边形上 , 其面积则大于圆面积 。这是圆面积的一个上界序列 。刘徽认为 , 当圆内接正多边形与圆是合体的极限状态时 , \”则表无余径 。表无余径 , 则幂不外出矣 。\”就是说 , 余径消失了 , 余径的长方形也就不存在了 。因而 , 圆面积的这个上界序列的极限也是圆面积 。于是内外两侧序列都趋向于同一数值 , 即 , 圆面积 。
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