用最少次數的尺和規測得圓的半徑

2021-02-25 數學教學研究

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測量一個圓的半徑

有一個大小確定的圓,但我們不知其圓心的位置在哪裡(若知道圓心的話,那麼圓到圓周上任意一點的距離也就是半徑就知道了,就不存在本問題了)。我們要測量出這個圓的半徑。可以先確定出圓心,於是半徑也就有了。也可以確定出某一線段,它的長度可以證明等於半徑。

我今天介紹三種方法。這三種方法都是用尺規進行作圖,但所使用的圓規和直尺的次數不盡相同,這三種方法從前到後,一次比一次節省使用尺規的次數。

第一種方法,如下圖所示。做兩條弦,它們的中垂線的交點就是圓心。然後共用六步達到目的:四步用圓規,兩步用直尺。圓心一旦確定,半徑就算確定下來了。

第二種方法。共用五步:三步用圓規,兩步用直尺。其實,就是把第一種方法中的兩條弦共用一個端點,所以,可以節省一步圓規作弧。

第三種方法,比較獨特。這種方法被稱作Swale法。

第一步:在圓c上取點A,以點A為圓心,某不太長的線段為半徑作圓a,與圓c交於兩點B和C。以點B為圓心,以同樣長度的線段為半徑作圓,在圓c內部與圓a交於點D。連接CD並延長,與圓c交於點E。那麼線段BE的長度就是半徑的長度。這個很好證明。因為在圓a中,有圓心角BAD=60°,所以,圓周角BCD=30°。那麼,在圓c中,圓周角BCE=30°,所以這個30°角所對的弦BE一定等於半徑。


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