圆的面积为什么是π r²

相信同学们都知道,圆的面积为。也都知道,可以用逼近的思想,用内接多边形来得到这个答案。

但你知道具体是如何操作的吗?本文就带同学们来推导一下。

1 内接等边三角形

先从最简单的内接等边三角形看起。

首先标出圆心和三角形的三个顶点,并且连接它们。这样就得到了大小相等的三个小三角形。

我们知道,两边及其夹角可以通过公式得到三角形的面积。

此时,假设圆的半径为,则小三角形的两条边为,再加上圆心角为很容易得到小三角形的面积为

则内接等边三角形的面积为

2 内接等边四边形

看完了内接等边三角形,下面来看看内接等边四边形。

还是一样的标出圆心和顶点,并且连接它们。这样就得到了大小相等的四个小三角形。

此时圆心角为,则小三角形的面积为

继而得到内接等边四边形的面积为

3 内接等边五边形

再来看看内接等边五边形。

还是一样的标出圆心和顶点,并且连接它们。这样就得到了大小相等的五个小三角形。且因为圆心角为,所以内接等边五边形的面积为

4 规律

算完了三个内接多边形的面积,下面来找找规律

将角度用弧度值来表示

写成弧度值后,很容易看出,内接多边形的通项为

带入上式,可以得到下面这个图

可以看到随着不断增大,内接多边形的面积不断逼近,也就是其极限为

最后,我们来验算一下

5 计算

,则

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