圓弓形是圓盤的一部分,其上邊界是(圓)弧,下邊界是弦,弦對著圓心角 弧度 (
),如上圖陰影區域所示。整個楔形區域被稱為扇形。
圓弓形在 Wolfram 語言中以如下方式實現DiskSegment[x, y
, r,
q1, q2
]. 橢圓弓形也以類似方式實現為DiskSegment[
x, y
,
r1, r2
,
q1, q2
].
設 為圓的半徑,
為弦長,
為弧長,
為弧形部分的高度,
為三角形部分的高度。則半徑為
|
(1)
|
弧長為
|
(2)
|
高度 為
|
(3)
| |||
|
(4)
| |||
|
(5)
|
弦的長度為
|
(6)
| |||
|
(7)
| |||
|
(8)
| |||
|
(9)
|
|
(10)
| |||
|
(11)
| |||
|
(12)
| |||
|
(13)
|
(陰影)弓形的面積 可以簡單地透過扇形(整個楔形部分)的面積減去底部三角形部分的面積得到,
|
(14)
|
代入得到
|
(15)
| |||
|
(16)
| |||
|
(17)
| |||
|
(18)
|
其中使用了等腰三角形面積關於多邊形頂點角的公式 (Beyer 1987)。這些公式在確定圓柱弓形(即臥式圓柱罐)中流體體積的常見情況下得到應用,基於罐中流體的高度。
面積也可以透過積分直接求得,如下
|
(19)
|
由此得出 的加權平均值為
|
(20)
| |||
|
(21)
|
因此圓弓形的幾何質心為
|
(22)
|
檢查表明,這符合半圓的正確極限 (半圓
) 以及弓形頂部質點的極限
(
)。
找到使得圓弓形(左圖)面積等於圓的 1/4(右圖)的高度 的值,有時被稱為四分之一罐問題。
弧長和麵積的近似公式為
|
(23)
|
在 範圍內精確到 0.3%,以及
|
(24)
|
在 範圍內精確到 0.1%,在
範圍內精確到 0.8% (Harris and Stocker 1998)。