为什么圆面积是最大的,一个圆的面积可能比周长大吗

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-05-10 09:31:42

解:

设有图形ABCDE,AE边为直线

连接AC,CE

证:

当∠ACE=90°时,图形ABCDE面积最大

∵S△ACE=CE×hCE/2

∴S△ACE=CE×AC×sin∠ACE/2

或S△ACE=CE×AC×sin(180°-∠ACE)/2

∵AC长度不变,如下图

为什么圆面积是最大的,一个圆的面积可能比周长大吗(9)

AC,CE不变,点A在⊙C上,AK⊥CE

这时S△ACE=CE×AC×sin(180°-∠ACE)/2=CE×AI/2

可知,当AK为直径时,AI最大

(证明过程参照公众号菜单中的命题3.15)

∵CE不变

∴此时S△ACE最大

此时点C,点I重合,∠ACE=90°

为什么圆面积是最大的,一个圆的面积可能比周长大吗(10)

∴可作弓形A’B'C‘≌弓形ABC,弓形C'D'E'≌弓形CDE,∠A’C‘E’=90°

此时SABCDE<SA'B'C'D'E'

∵直角三角形斜边中线等于斜边的一半

∴线A'B'C'D'E'上任意一点到A'E'中点的距离都等于A'E'的一半

∴图形A'B'C'D'E'是半圆

∴两端在同一直线上且周长相等的图形中,面积最大的是半圆

证毕

结合第二个证明,我们知道,直线另一边,周长相等且面积最大的图形,也是个半圆。由此可知,同周长的图形中圆的面积最大(虽然这个证明是不太严格的)

为什么圆面积是最大的,一个圆的面积可能比周长大吗(11)

END

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