该直径是通过一个封闭的平坦曲线的中心,或者在两个或三个维度的图通过直线并且还加入其相对的点。它通常是一个圆(一条平坦的曲线),一个圆(一个平坦的图形),一个球体或一个直圆柱(三维物体)。
尽管通常将圆周和圆视为同义词,但这两个术语之间存在差异。圆周是包围圆的闭合曲线,其满足任何点与中心之间的距离相同的条件。这个距离就是圆周的半径。取而代之的是,圆是一个以圆周为界的平面图形。
图1.自行车车轮的直径是其设计中的重要特征。资料来源:
对于圆周,圆和球体,直径是一个直线段,该直线段至少包含三个点:中心或圆周或圆的边缘或球体表面的两个点。
对于右圆柱,直径是指横截面,直径和高度是其两个特征参数。
用ø或简单地用字母“ D”或“ d”表示的圆周和圆的直径与其周长,轮廓或长度有关,用字母L表示:
L =πD =π 要么
每当有圆周时,其长度与直径之间的商就是无理数π= 3.14159…,这样:
π=升/降
如何获得直径?
当绘制圆周或圆的图形,或者直接绘制圆形物体(例如硬币或圆环)时,很容易用尺子找到直径。您只需要确保标尺的边缘同时接触圆周和中心的两个点即可。
游标卡尺,游标卡尺或游标卡尺非常适合测量硬币,箍,环,螺母,管等的外径和内径。
图2.测量硬币直径的数字游标。资料来源:
如果代替对象或其图形而具有半径R之类的数据,则将其乘以2得到直径。如果知道圆周的长度或周长,也可以通过清除以下内容来知道直径:
查找直径的另一种方法是知道圆的面积,球面,圆柱的横截面,圆柱的弯曲面积或球体或圆柱的体积。这完全取决于它是什么几何图形。例如,直径涉及以下区域和体积:
-圆的面积:π。(D / 2)2-
球面的面积:4π。(D / 2)2-
球的体积:(4/3)π。(D / 2)3-
球的体积右圆柱:π。(D / 2)2.H(H是圆柱的高度)
等宽数字
圆是恒定宽度的平面图形,因为无论您在哪里看,宽度都是直径D。但是,还有其他也许鲜为人知的图形,其宽度也是恒定的。
首先,让我们看一下图形的宽度可以理解的是:这是两条平行线(支撑线)之间的距离,支撑线又垂直于给定的方向并束缚图形,如左图所示:
图3.任何平面图形的宽度(左)和Reuleaux三角形的宽度(恒定宽度的图形)(右)。资料来源:F. Zapata。
右边的旁边是Reuleaux三角形,该三角形是恒定宽度的图形,并且满足左图中指定的条件。如果图形的宽度为D,则其周长由Barbier定理给出:
L =π·D
加利福尼亚州旧金山市的下水道形状像Reuleaux三角形,以德国工程师Franz Reuleaux(1829-1905)命名。这样,盖子就不会掉入孔中,并且由于其面积小于圆形的面积,所以用于制造它们的材料更少:
A =(1-√3).πD 2 = 0.705.D 2
围一圈:
A =π。(D / 2)2 =(π/ 4)D 2 = 0.785。D 2
但是这个三角形不是唯一的恒定宽度图形。您可以使用边数奇数的其他多边形来构建所谓的Reuleaux多边形。
圆周直径
下图是圆圈的元素,定义如下:
弦:在圆周上连接两个点的线段。图中是连接点C和D的和弦,但可以绘制出无限的和弦,该和弦将圆周上的任意一对点都连接起来。
直径:它是穿过中心的和弦,将圆周的两个点与中心O相连。它是圆周的最长和弦,因此被称为“大和弦”。
半径:将中心与圆周上的任何点连接起来的线段。像直径一样,它的值是恒定的。
周长:它是与O等距的所有点的集合。
圆弧:定义为由两个半径定界的圆周段(图中未画出)。
图4.穿过中心的圆周部分,包括直径。资料来源:维基共享资源。
-范例1
所示的矩形是10英寸高,该矩形在卷起时会形成直径5英寸的直圆柱。回答以下的问题:
图5.滚动的矩形变为右圆柱。资料来源:Jiménez,R。Mathematics II。几何和三角学。2号 版。皮尔森
a)管子的轮廓是什么?
b)找出矩形的面积
c)找出圆柱的横截面积
解决方案
管的轮廓为L =π.D=5πin = 15.71 in。
解决方案b
矩形的面积是基数x高度,已经计算出了基数L,根据声明其高度为10英寸,因此:
A = 15.71英寸x 10英寸= 157.1英寸2。
解决方案c
最后,请求区域的计算方式如下:
A =π(D / 2)2 =(π/ 4)D 2 =(π/ 4)x(5英寸)2 = 19.63英寸.2。
-示例2
计算图5a中的阴影区域。正方形的边为L。
图6.在左图中找到阴影区域。Jiménez,R。数学II。几何和三角学。2号 版。皮尔森
解
在图5b中,用粉色和蓝色绘制了两个相同大小的半圆,它们叠加在原始图上。他们之间形成了一个完整的圈子。如果找到正方形的面积并减去圆的面积,则在图5b中绘制阴影区域。仔细观察,发现它是5a中阴影区域的一半。
-平方面积:L 2-
半圆直径:L-圆面积:
π。(L / 2)2 =(π/ 4)L 2-
面积差=阴影区域的一半=
L 2-(π/ 4)L 2 = L 2 = 0.2146 L 2
-阴影区域= 2 x 0.2146 L 2 = 0.4292L2
圆周有几个直径?
您可以在圆上绘制无限直径,并且其中任何一个直径都相同。
参考文献
- 安东尼奥 Reuleaux三角形和其他恒定宽度的曲线。从以下网站恢复:divulgators.com。
- Baldor,A.2002。《平面与空间几何和三角学》。帕特里亚文化集团。
- Jiménez,R。数学II。几何和三角学。2号 版。皮尔森
- 维基百科。Reuleaux三角形。摘自:es.wikipedia.org。
- Wolfram MathWorld。直径。从以下位置恢复:mathworld.wolfram.com。