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月牙形


Lune

月牙形是由兩個不等半徑的圓界定的平面圖形,即新月形。(相比之下,由兩個相等半徑的圓界定的平面圖形稱為透鏡形。)對於半徑為 ab>a 的圓,其中心距離為 c,月牙形的面積由下式給出

 A=a^2[tan^(-1)((a^2-b^2+c^2)/(4Delta))+cos^(-1)((b-c)/a)+tan^(-1)((b-c)/(sqrt((a+b-c)(a-b+c))))] 
 -b^2[tan^(-1)((a^2-b^2-c^2)/(4Delta))+pi/2]+2Delta  
=2Delta+a^2sec^(-1)((2ac)/(b^2-a^2-c^2))-b^2sec^(-1)((2bc)/(b^2+c^2-a^2)),
(1)

其中

 Delta=1/4sqrt((a+b+c)(b+c-a)(c+a-b)(a+b-c))
(2)

是邊長為 abc 的三角形的面積。第二個公式可以直接透過減去兩個半透鏡形的面積獲得,它們的差值產生了上述彩色區域。

Lunes

在上圖的每個圖形中,月牙形的面積等於所示三角形的面積。基俄斯的希波克拉底斯在公元前五世紀對上述左側月牙形進行了化方(Dunham 1990,第 19-20 頁;Wells 1991,第 143-144 頁),以及另外兩個。T. 克勞森在 19 世紀又發現了兩個可化方月牙形(Shenitzer 和 Steprans 1994;Dunham 1990 將這些發現歸功於 1771 年的尤拉)。在 20 世紀,N. G. 切巴塔列夫和 A. W. 多羅德諾夫證明了這五個是僅有的可化方月牙形(Shenitzer 和 Steprans 1994)。

DoubleLune

希波克拉底斯還證明了,在上圖中,兩個彩色月牙形的面積之和等於三角形的面積(Pappas 1989,第 72-73 頁)。單獨地,月牙形的面積為

A_(top)=1/8[a(2b+api)-2(a^2+b^2)tan^(-1)(a/b)]
(3)
A_(left)=1/8[a(2b-api)+2(a^2+b^2)tan^(-1)(a/b)],
(4)

其中三角形水平邊和垂直邊的長度分別為 ab


另請參閱

環形, , , 圓-圓相交, 生命之花, 透鏡形, 穆罕默德之星, 卵形, 拋物線弓形, 半圓, 球面月牙形

使用 探索

參考文獻

Dunham, W. "希波克拉底斯的月牙形求積法。" Ch. 1 in 天才之旅:偉大的數學定理。 紐約:Wiley,第 1-20 頁,1990 年。Heath, T. L. 希臘數學史,第 1 卷:從泰勒斯到歐幾里得。 紐約:Dover,第 185 頁,1981 年。Pappas, T. "月牙形。" 數學之樂。 加利福尼亞州聖卡洛斯:Wide World Publ./Tetra,第 72-73 頁,1989 年。Shenitzer, A. 和 Steprans, J. "積分的演變。" Amer. Math. Monthly 101, 66-72, 1994.Wells, D. 企鵝好奇和有趣的幾何學詞典。 倫敦:Penguin,第 143-144 頁,1991 年。

在 中被引用

月牙形

請引用為

Weisstein, Eric W. "月牙形。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/Lune.html

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