Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Как найти периметр круга

Содержание статьи

Очевидно, что границей любого круга является окружность. Поэтому понятие периметра круга совпадает с таким понятием, как длина окружности. Поэтому вначале вспомним, что является окружностью, и какие понятия с ней связаны.

Понятие окружности

Определение 1

Окружностью будем называть такую геометрическую фигуру, которая будет состоять из всех таких точек, которые находятся на одинаковом расстоянии от какой-либо заданной точки.

Определение 2

Центром окружности будем называть точку, которая задается в рамках определения 1.

Определение 3

Радиусом окружности будем называть расстояние от центра этой окружности до любой ее точки (Рис. 1).

В декартовой системе координат $xOy$ мы также можем ввести уравнение любой окружности. Обозначим центр окружности точкой $X$, которая будет иметь координаты $(x_0,y_0)$. Пусть радиус этой окружности равняется $τ$. Возьмем произвольную точку $Y$, координаты которой обозначим через $(x,y)$ (рис. 2).

По формуле расстояния между двумя точками в заданной нами системе координат, получим:

$|XY|=\sqrt{(x-x_0)^2+(y-y_0)^2}$

Готовые работы на аналогичную тему

С другой стороны, $|XY|$ - это расстояние от любой точки окружности до выбранного нами центра. То есть, по определению 3, получим, что $|XY|=τ$, следовательно

$\sqrt{(x-x_0)^2+(y-y_0)^2}=τ$

$(x-x_0)^2+(y-y_0)^2=τ^2$ (1)

Таким образом, мы и получаем, что уравнение (1) является уравнением окружности в декартовой системе координат.

Длина окружности (периметр круга)

Будем выводить длину произвольной окружности $C$ с помощью её радиуса, равного $τ$.

Будем рассматривать две произвольные окружности. Обозначим их длины через $C$ и $C'$, у которых радиусы равняются $τ$ и $τ'$. Будем вписывать в эти окружности правильные $n$-угольники, периметры которых равняются $ρ$ и $ρ'$, длины сторон которых равняются $α$ и $α'$, соответственно. Как мы знаем, сторона вписанного в окружность правильного $n$ – угольника равняется

$α=2τsin\frac{180^0}{n}$

Тогда, будем получать, что

$ρ=nα=2nτ\frac{sin180^0}{n}$

$ρ'=nα'=2nτ'\frac{sin180^0}{n}$

Значит

$\frac{ρ}{ρ'}=\frac{2nτsin\frac{180^0}{n}}{2nτ'\frac{sin180^0}{n}}=\frac{2τ}{2τ'}$

Получаем, что отношение $\frac{ρ}{ρ'}=\frac{2τ}{2τ'}$ будет верным независимо от значения числа сторон вписанных правильных многоугольников. То есть

$\lim_{n\to\infty}(\frac{ρ}{ρ'})=\frac{2τ}{2τ'}$

С другой стороны, если бесконечно увеличивать число сторон вписанных правильных многоугольников (то есть $n→∞$), будем получать равенство:

$lim_{n\to\infty}(\frac{ρ}{ρ'})=\frac{C}{C'}$

Из последних двух равенств получим, что

$\frac{C}{C'}=\frac{2τ}{2τ'}$

То есть

$\frac{C}{2τ}=\frac{C'}{2τ'}$

Видим, что отношение длины окружности к его удвоенному радиусу всегда одно и тоже число, независимо от выбора окружности и ее параметров, то есть

$\frac{C}{2τ}=const$

Эту постоянную принять называть числом «пи» и обозначать $π$. Приближенно, это число будет равняться $3,14$ (точного значения этого числа нет, так как оно является иррациональным числом). Таким образом

$\frac{C}{2τ}=π$

Окончательно, получим, что длина окружности (периметр круга) определяется формулой

$C=2πτ$

Пример задач

Пример 1

Найти периметр круга, который вписан в квадрат со стороной, равной $α$.

Решение.

Пусть нам дан квадрат $ABCD$, в который вписана окружность с центром $O$. Изобразим рисунок по условию задачи (рис. 3).

Очевидно, что центр окружности будет совпадать с центром квадрата, в которой она вписана. Так как квадрат описан вокруг окружности, то его стороны будут касательными к ней, то есть радиус, проведенный, к примеру, к стороне $AB$ будет перпендикулярен к ней. Значит, диаметр окружности равняется стороне квадрата. То есть

$τ=\frac{α}{2}$

По формуле периметра круга, получим, что

$C=2π\cdot \frac{α}{2}=πα$

Ответ: $πα$.

Пример 2

Найти периметр круга, который описан у прямоугольного треугольника с катетами, равными $α$ и $β$.

Решение.

Пусть нам дан треугольник $ABC$ с прямым углом $C$, у которой описана окружность с центром $O$. Как мы знаем, диаметром такой окружности является гипотенуза такого треугольника. То есть $|AO|=|OB|=|OC|=τ$ (рис. 4).

По теореме Пифагора, гипотенуза равняется

$|AB|=\sqrt{α^2+β^2}$

То есть

$|AO|=τ=\frac{\sqrt{α^2+β^2}}{2}$

Периметр круга, по формуле, равняется

$C=2π\cdot \frac{\sqrt{α^2+β^2}}{2}=π\sqrt{α^2+β^2}$

Ответ: $π\sqrt{α^2+β^2}$.

Сообщество экспертов Автор24

Автор этой статьи

Автор статьи

Наталья Игоревна Восковская

Эксперт по предмету «Математика»

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис