怎样证明圆的周长和直径之比是个常数?

轻风白云

答:这个问题,我只能做一个不太严谨的回答,主要是因为:平面内,相似图像的对应曲线之比,等于相似比。


其中,把对应曲线换成周长也是成立的。



表面上,这个问题看似简单,主要是大多数人被圆周率的定义束缚了,实际上要严格证明还是不容易的。


首先,不同大小的圆是相似的,那么半圆也是相似的。



假设不同大小的圆,其相似比为N;

那么根据相似图像对应曲线之比等于相似比,就有N=R1/R2=C1/C2;

根据分数运算法则,就有C2/R2=C1/R1,也就是说,圆的周长和直径之比为定值,我们把这个值定义为圆周率π。




以上这个证明的前提,是利用了相似图像的性质,如果要严格证明这个性质,还需要去证明这么一个更基本的定理:可缩放平面内的曲线,曲线弧长与该曲线对应弦长的比值为定值。



这个定理我试了一下,没有证明出来,如果有读者朋友能证明,欢迎留言告诉我们呢!


另外,对于圆周率为定值,还能利用刘辉的割圆术,用极限去逼近,得到的级数是收敛的,也就证明了圆的周长比直径为定值,但是这个证明非常繁琐。





艾伯史密斯

不用这么复杂!不需什么高深的知识!设两圆半径分别为r1、r2,则圆的周长C1、C2,由于两圆相似,根据周长比等于相似比,圆的相似比等于半径比,即C1:C2=r1:r2,故C1:C2=2r1:2r2,所以C1:2r1=C2:2r2,即任何圆的周长与直径之比都相等,即为一个常数!


指尖的阳光109819951

参《林根数学》之"圆的周长与半径的比为什么是常数?"


林根数学

简单理解用祖冲之的割圆术就可以解决这个问题。不过切割的方法有点说道。要无限次切割,直到切割以后的弦长等于弧长。而这是几何不可能成立的。但是代数方法,切割到最后变成一个数值或者说点代表一个数值,不考虑几何问题,就可以计算出派了。可是,无论切割无限次到底是多少次,这都仅仅是代数逼近结果,因为派是超越数。这也是数学不能完成代数几何绝对意义的大一统的原因之一。所谓常熟,实际只有在限制小数点后的位数的前提下,才是有限意义的常熟。这个常熟小数点后面,每增加一位,都是有变化的,所以并不常。这就是超越数的特征之一。


霹雳火76228767

我来说一说,其实一点也不难,不用故弄玄虚。圆是这样定义的:平面上距离一个定点等距的点的集合,也就是说排除位置,圆只有一个参数:半径。用极限的方法,把圆理解为正N边形,那么每条边的长度显然用余弦定理得到是:根号【rr+rr-2rr*cos(2π/N)】,化简后是一个k*r的形式,显然这个正N边形的周长为Nkr,它和直径(2r)的比值刚好约去r,所以求这个比值当N趋于无穷大的时候的极限就行了。


2018年中国最帅的男生

圆的周长和直径的比值叫圆周率,它是无限小数,也就是说只能无限的接近它而不能求出它,数学概念规定了只要不是变量就是常数,显然圆周率是不会变化的,他是常数


耳鼻喉科吴医生

圆的周长与直径之比直观就可看到是个常数,几乎不需证明。圆内接正多边形当边数越分越多时,边长逼近相应弧长。从宏观上看边长与相对应弧长的长度并无差异。在边长与两个半径组成的等腰三角形中,边长与半径之比是常数,所有半径的和等于所有相应弧长的和,即是圆周长与半径之比为常数。…春草


13101778437

这个不算难,难得是给你看如何证明这个常数还是一个无理数!!



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