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x2+y2=r2
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来表示。为什么呢?我们令 (x,y) 为圆上的任意一点,然后画一个直角边长为x和y、斜边长为r的三角形。根据勾股定理,我们知道x2+y2=r2。
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以 (0,0) 为圆心、以r为半径的圆的方程式为x2+y2=r2,面积为πr2
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当r= 1时,上图这个圆被称为“单位圆”(unit circle)。如下图所示,我们拉伸单位圆,使它在水平方向和垂直方向上分别变为原来的a倍和b倍,就会得到椭圆。
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椭圆的面积为πab
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椭圆的方程式为:
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+= 1
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由于单位圆的面积是π,椭圆是单位圆拉伸ab倍后的结果,因此它的面积是πab。注意,当a=b=r时,所得到的图形就是半径为r的圆。根据椭圆的面积公式πab,我们可以算出圆的面积,即πr2。
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下面向大家介绍椭圆的几个有趣的属性。利用两枚大头针、一个线圈和一支铅笔,就可以画出椭圆。首先,将两枚大头针钉在纸上或硬纸板上,然后将线的两头固定在大头针上,不要绷得太紧。如下图所示,将铅笔放到线圈的某个位置上并拉紧线圈,形成一个三角形,然后让铅笔运动一周。在运动的过程中,铅笔要始终拉紧线圈。最终得到的图形就是一个椭圆。
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椭圆的焦点,即两枚大头针所在的两个点,具有非常神奇的特性。如果你将一个弹珠或台球放在其中一个焦点上,然后朝任意方向击打它。这个弹珠或台球在椭圆上反弹一次之后,运动方向就会朝向椭圆的另一个焦点。
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行星、彗星等天体的运行轨道都是椭圆形的。
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延伸阅读
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有意思的是,椭圆的周长没有一个简单的计算公式。但是,数学界的天才人物拉马努金(Srinivasa Ramanujan,1887—1920)找到了下面这个美妙的计算公式。以前文中描述的椭圆为例,它的周长约为:
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注意,当a=b=r时,上式就会变成π( 6r–) =2πr,与圆的周长计算公式不谋而合。
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在三维物体中也能发现π的身影。以圆柱体(例如,一盒罐头)为例。半径为r、高为h的圆柱体体积(即该物体所占空间大小)是:
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V圆柱体= πr2h
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