計算公式
在古代,這個問題幾乎是依賴于對實驗的歸納。人們在經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)圓的周長與直徑有著一個常數(shù)的比,并把這個常數(shù)叫做圓周率(西方記做π)。于是自然地,圓周長就是:C = π * d 或者C=2*π*r(其中d是圓的直徑,r是圓的半徑)。
推導(dǎo)過程
真正從理論上嚴(yán)密推導(dǎo)圓的周長必須依賴近代的分析數(shù)學(xué),包括微積分的使用才行。
推導(dǎo)圓周長最簡潔的辦法是用積分。
在平面直角坐標(biāo)下圓的方程是:
這可以寫成參數(shù)方程:
x = r * Cos t
y = r * Sin t
t∈[0, 2π]
于是圓周長就是
C = ∫√( (x'(t))^2 + (y'(t))^2 ) dt,t從0積到2π.
結(jié)果自然就是
C = 2π * r
(注:三角函數(shù)一般的定義是依賴于圓的周長或面積的,為了避免邏輯上的循環(huán)論證,可以把三角函數(shù)按收斂的冪級數(shù)或積分來定義而不依賴于幾何,此時圓周率就不是由圓定義的常數(shù),而是由三角函數(shù)周期性得到的常數(shù))
如果不需要更多的理論討論,上面的做法就足夠了。當(dāng)然更確切地,人們或許還需要知道在數(shù)學(xué)上曲線的周長是如何定義的,以及圓的周長的存在性問題。這里就一時之間說不清了。