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弧長與扇形|14–15 歲(中三)

劉徽割圓術

周界 ÷ 直徑 ≈ π,邊數越多越準確。

劉徽割圓術的方法

方法

周界 ÷ 直徑 ≈ π,邊數越多越準確

正六邊形:6r ÷ 2r = 3

另一種做法

用面積:十二邊形 3r²

6 × (1 × 1 ÷ 2) = 3

詳細講解

魏晉時的劉徽把正多邊形放在圓內,邊數一倍一倍地加(6、12、24、48……),多邊形就越來越貼近圓:「割之彌細,所失彌少」。半徑 1 的圓內的正六邊形,六條邊都等於半徑,周界 6;圓周 2π 比它長,所以 π 比 3 大。正十二邊形可以拆成 6 個箏形,每個的對角線是半徑 1 和六邊形的邊 1,面積 1 × 1 ÷ 2,共 6 × 12 = 3 = 3r²。所以 n 邊形的周界 ÷ 直徑、或 2n 邊形的面積 ÷ r²,都是 π 的估計值,邊數越多越準確。邊數加倍時,新的邊長可以用畢氏定理由舊的邊長求出:半徑 1、十二邊形的邊長約 0.5176,周界約 6.2117,π ≈ 6.2117 ÷ 2 ≈ 3.1058。另一種做法:用圓外的正多邊形,得到比 π 大的估計值,π 就夾在兩者中間。

例題

先自己想一想,再打開看答案和步驟。

  1. 例題 1

    圖中圓的半徑是 16 cm。圓內正六邊形的周界是 cm,周界 ÷ 直徑 = ,這就是用正六邊形估計的 π。

    填上每個空格

    看答案和步驟

    答案:96,3

    每條邊等於半徑:6 × 16 = 96;96 ÷ 32 = 3。

  2. 例題 2

    半徑 9 cm 的圓內有一個正 24 邊形,每條邊約長 2.3499 cm。劉徽用它來估計圓周:它的周界約是多少 cm?

    看答案和步驟

    答案:56.3976 cm

    周界 = 24 × 2.3499 = 56.3976 cm,比圓周 2π × 9 短一點點;邊數越多,越接近。

  3. 例題 3

    用某個正 6 邊形的周界 ÷ 圓的直徑,得到 π 的估計值 3.4641。π 比 3.4641 大。

    判斷對錯

    看答案和步驟

    答案:錯

    π ≈ 3.1416:圓內的正多邊形周界較短,估計值比 π 小;圓外的較長,比 π 大。

試做練習題

先試做 5 題,答案在最後。想要整份練習卷,看下面的 VIP 練習卷。

  1. 1.圖中圓的半徑是 25 cm,圓內有一個正六邊形,它的六隻角都在圓上。正六邊形的周界是多少 cm?

    答:

  2. 2.半徑 4 cm 的圓內有一個正 12 邊形,每條邊約長 2.0704 cm。劉徽用它來估計圓周:它的周界約是多少 cm?

    答:

  3. 3.圖中圓的半徑是 2 cm,圓內有一個正十二邊形。它可以拆成 6 個箏形,每個箏形的兩條對角線都長 2 cm(一條是半徑,一條是正六邊形的邊)。正十二邊形的面積是多少 cm²?

    答:

  4. 4.用某個正 48 邊形的周界 ÷ 圓的直徑,得到 π 的估計值 3.1461。π 比 3.1461 大。

    判斷對錯

    答:

  5. 5.半徑 7 cm 的圓內正十二邊形每邊約長 3.6232 cm。劉徽說:正二十四邊形的面積 = 12 × 半徑 × 十二邊形的邊長 ÷ 2。準確至一位小數,正二十四邊形的面積約是多少 cm²?

    答:

全部答案
  1. 1. 150 cm
  2. 2. 24.8448 cm
  3. 3. 12 cm²
  4. 4. 錯
  5. 5. 152.2 cm²
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