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橢圓的周長計算公式
橢圓周長計算公式?
橢圓周長公式:L=2πb+4(a-b)橢圓周長定理:橢圓的周長等于該橢圓短半軸長為半徑的圓周長(2πb)加上四倍的該橢圓長半軸長(a)與短半軸長(b)的差。
擴展資料:最早由阿貝爾提出,歐拉發(fā)展。
對這類問題的討論引出一門數(shù)學分支--橢圓積分(變分法),仍然方興未艾。
以下是幾個比較簡單的近似公式:公式一至公式六為一般精度,滿足簡單計算需要;公式八為高精度,滿足比較專業(yè)一些的計算需要。
橢圓周長公式:L=2πb+4(a-b)這些公式均符合橢圓的基本規(guī)律,當a=b時,L=2aπ,1、 L1 =π·qn/ atan(n)(b→a,q=a+b,n=((a-b)/a))^2這是根據(jù)圓周長和割圓術(shù)原理推導(dǎo)的,精度一般。
2、 L2 =π·θ/(π/4)·(a-c+c/sinθ)(b→0,c=√(a^2-b^2),θ=acos((a-b)/a)^1.1)這是根據(jù)兩對扇形組成橢圓得特點推導(dǎo)的,精度一般。
3、 L3 =π·q(1 +mn)(q=a+b,m=4/π-1,n=((a-b)/a)^3.3)這是根據(jù)圓周長公式推導(dǎo)的,精度一般。
4、 L4 =π·√(2a^2 + 2b^2)·(1 +mn)(m=2√(2/π)-1,n=((a-b)/a)^2.05)這是根據(jù)橢圓a=b時得基本特點推導(dǎo)的,精度一般。
5、 L5 = √(4ab·π^2 + 15(a-b)^2)·(1 +mn)(m=4/√(15)-1 ,n=((a-b)/a)^9 )這是根據(jù)橢圓a=b,c=0時是特點推導(dǎo)的,精度較好。
6、L6= π√[2(a^2+b^2)] (較近似)7、L7=π[3/2(a+b)-√(ab)] (較精確)8、L8 =π·q(1 + 3h/(10 + √(4-3h)))·(1 +mn)(q=a+b,h=((a-b)/(a+b))^2,m=22/7π-1,n=((a-b)/a)^33.697)這是根據(jù)橢圓標準公式提煉的,精度很高。
請問哪位知道橢圓周長的計算公式?橢圓周長怎么算?我們知道圓的周長和直徑成正比,比值為圓周率,只要知道圓的直徑,很容易就能算出圓的周長。
然而,橢圓的周長卻很難計算出來,因為橢圓的周長無法通過初等函數(shù)進行表示。
不過,存在一些能夠比較準確地計算出橢圓周長的近似初等公式。
圓的特點是圓上的任意一點到圓心的距離都是固定的,這個距離我們稱之為半徑。
但橢圓沒有像圓一樣擁有一個始終是常數(shù)的半徑,取而代之的是定義了兩個參數(shù):長軸和短軸。
長軸過橢圓的兩個焦點,是橢圓上最長的弦,從中心到端點的線段被稱為半長軸(用字母a表示)。
短軸垂直平分于長軸,從中心到端點的線段被稱為半短軸(用字母b表示)。
對于偏心率(用字母e表示)不是特別高的橢圓,也就是說形狀不是特別的橢圓,可以通過求出橢圓的平均半徑來計算周長。
只要求出橢圓的平均半徑,我們就可以像計算圓的周長那樣來近似計算橢圓的周長:C=2πr。
由于橢圓的平均半徑為:r=√[(a^2+b^2)/2],所以橢圓的近似周長為:如果半長軸沒有超過半短軸的3倍(a/b<3),則這種近似方法計算出的橢圓周長的誤差小于5%。
印度數(shù)學家拉馬努金提出了兩個更好的橢圓周長近似初等公式:公式(3)的計算精度更高,可以用22/7來近似替代圓周率,誤差小于0.05%。
此外,橢圓周長的精確公式可以用無窮級數(shù)進行表達:由于是無窮級數(shù),我們無法算出其精確值,只能通過計算足夠多的項數(shù)來提高計算精度。
總之,在計算橢圓周長時,根據(jù)所需的精度來選擇相應(yīng)的近似公式。
橢圓周長的計算很麻煩,有簡單的近似計算公式,也有復(fù)雜但精確的采用無窮級數(shù)來定義的公式。
無論是哪種計算公式都涉及到pai,都是通過將橢圓和圓進行類比來得出的。
但是,印度數(shù)學一代怪杰,拉馬努金提供了兩個計算橢圓周長的高精度近似計算公式,而他發(fā)現(xiàn)用22/7=3.142857.來代替真實的pai值,近似的效果更好,真是一代奇才,讓我們欣賞下他提供的橢圓周長計算的近似公式。
精確計算公式需要用無窮級數(shù)進行表達:但***,我們沒法計算這個無窮級數(shù)最終答案,也同樣只能進行近似解,只不過有了這個公式,理論上我們可以無限逼近我們想要的精度,那也就夠用了。
現(xiàn)在,讓我們來思考一下橢圓,為什么圓的周長計算公式那么簡單?實際上,最初人們完全是依賴經(jīng)驗感覺到圓的周長和直徑之間的比值似乎是個不變的值——一個常數(shù)項!然后,人們就大膽的假設(shè)事實就是如此,剩下的就是如何得出這個常數(shù)來,如何讓這個常數(shù)的精度計算提高。
但要想從數(shù)學上證明或者推導(dǎo)出圓周長計算公式需要微積分問世。
把這個方程寫成參數(shù)方程然后進行積分就得到結(jié)果自然就是:C = 2π * r幸運的是,最初的猜想是正確的。
當然,為了避免循環(huán)論證,在使用三角函數(shù)的時候,要把pai和圓脫鉤,不然就是循環(huán)論證了。
其實,由于圓是特殊的橢圓,即長軸和短軸相等的橢圓,因此在上述的橢圓周長精確計算公式中將此條件帶入,那么圓的周長計算公式也能同樣導(dǎo)出。
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