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割圆术求出圆周率方法

用集成化开发工具编写如下程序:采用割圆术计算圆周率,即对一个圆先割出一个正方形,再割出4个等腰三角形,再割出8个等腰三角形,后面依此类推,把这些割出的图形面积相加即为圆的面积,然后除以圆的半径的平方,最终得到圆周率。
方法/步骤
1

将圆分割成多边形,分割来越细,多边形的边数越多,多边形的面积就和圆面积没有差别了。他说,将6边形一边的长度乘以圆半径,再乘3,得12边形的面积。将12边形的一边长乘半径,再乘6,得24边形面积。越割越细,多边形和圆面积的差越小。如此割了再割,最后终于和圆合为一体,毫无差别了。6边形的面积显然和圆面积相差很多。内接正12边形面积 = 6边形面积+6个蓝色三角形面积,向圆面积趋近了一步。

2

正24边形面积=6边形面积+6个蓝色三角形面积+12个黄色三角形面积,更加接近圆面积了。显然:正12边形面积 <正24边形面积< 正48边形面积<正96边形面积……<内接6*2N边形面积<圆面积。 内接 6*2N边形面积  圆面积。他又指出:6边形之外,遗留了半径的一小段d ,称为余径。将余径d乘多边形的一边,所得长方形ABCD,已经越出圆周范围之外。如果将圆周分割得很细,余径d趋向于0,而长方形ABCD的面积也趋向于0。显然,刘徽之所以研究余径,目的是从上限和下限两个方面逐步逼近圆面积: 内接 6*2N边形面积  圆面积 内接 6*2N边形面积+6*2N*d*L。

3

刘徽进一步证明圆面积=圆周/2 × 半径。关于多边形的面积,刘徽有如下公式:2 N边形的面积= N边形的半周长×R。=,其中L为N边形的单边长,R为圆半径。此公式可用刘徽出入相补原理证明: 将内接2N边形,分割,然后重新排列成宽为 L x N/2, 高为R的长方形;显然2N边形的面积=长方形面积==N边形的半周长 * R

4

当N边形的半周长圆的半周长 2N边形面积=N边形的半周长 * R 圆面积所以圆的半周长 * R = 圆面积因此圆周 = 2* 圆面积/R圆周率圆周/直径= 2* 圆面积/(R*2R)= 圆面积/R2=  2N边形的面积/R2

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