如何证明圆是最大周长的平面图形?

作者&投稿:子丰侧 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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设T是满足给定周长的面积最大的平面封闭图形。

第一步:先证明T一定是一个凸图形(比如凸多边形、圆、椭圆等),即T的任意两点所决定的线段上的点仍然是T内的点。

比较简单的思路是反证法。如上图所示,如果T是凹图形,那么一定可以至少找到一条线段AB和AB之间的T上的曲线X,满足AB端点之外的点都在T之外。如果我们以AB为镜面做X的对称镜像,可以得到曲线Y,可以证明经过Y的图形T"与T的周长相等但面积更大,与假设矛盾。故T只能是凸图形。

第二步:证明一定存在一条直线将凸图形的周长和面积同时平分。

同样用反证法。假设一弦AB平分T的周长而将T分为大小不同的两部分P和Q,其中P大于Q。那么去掉Q而将P沿AB做镜像对称,则可得到一个周长不变但面积等于2P的新图形T",T"的面积2P比原来的T的面积P+Q要大,与假设矛盾,故假设不成立。

要证明第三步的命题,等价于证明P上任意一点C到AB组成的三角形是直角三角形,即AC垂直于BC(P是半圆的充要条件)

同样用反证法。假设C为P上任意一点,那么半图形P被AC和BC分割为三块:三角形ABC,M和N。三角形ABC可以有三种情况,即角ACB分别为锐角、直角和钝角。

假设C为锐角或钝角,那么在保持M和N面积不变时,可以移动M和N(AB的弦长会改变)得到一个让角A"CB"为直角的新图形P",因为M与N没有变,所以只需要计算并比较三角形ACB和三角形A"CB"的面积就可以了。

在角ACB为锐角或钝角时,三角形ACB的面积为AC*BD/2,其中BD为三角形的高,且BD小于BC。而三角形A"CB"的面积为A"C*B"C/2=AC*BC/2。

因为BD小于BC,显然三角形ACB的面积比三角形A"CB"小。那么在周长不变的情况下,P的面积比P"小,与原假设矛盾。故对P上任意点C,角ACB恒为直角,P为半圆,T为圆。




如何证明圆内接“正”多边形周长最大
则四边分别为RcosA、RcosB、RcosC、RcosD。周长=R(cosA+cosB+cosC+cosD)有(A+B+C+D=pi)用一个微分方程可证,忘了什么方程了 简单方法:设两对顶点确定,只讨论其夹两边:有总长=R(cosA+cosB) (A+B=定值)易证A=B时总长最大。此时两遍相等 同理可知另两边也应相等最大。有A=B...

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圆周率:人们是怎么证明圆周长和直径的比值是确定的,等于pi
晕,这个很简单啊!相似定理就可以了啊!相似图形,它们所对应的线条也成比例。面积成二次方比。

什么叫圆的周长?
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如果不用微积分和极限,能否严密地证明圆的周长和半径是定值?
不可能,抛开极限立马会导致微积分体系的不完备,因为无穷小概念无法不通过极限而得到严格定义。

一个圆的内接六边形最大周长是正六边形吗
角 θ的取值范围是大于零至小于90度 正弦函数在这范围内是上凸的,然后应用琴生不等式,f[(x1+x2+……+xn)\/n]>=[f(x1)+f(x2)+……+f(xn)]\/n(上凸),即nsin[(θ1+θ2+...+θn)\/n)>=sinθ1+sinθ2+...sinθn 得知各θ角相等时,周长最大,结论,在圆的内接n多变形中,...

证明:同圆或等圆中周长最大的三角形是等边三角形 请给出具体证明,
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为什么圆的周长总是有限而不可求呢?
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圆的周长和直径成正比是谁证明的
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周长相等的长方形正方形圆,谁的面积最大谁的面积最小能用数据解释和证明...
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淮阳县17555479716: 怎样证明一个圆是一个平面图形 -
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淮阳县17555479716: 同一面积的下列平面图形中,()的周长最大. -
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淮阳县17555479716: 怎样证明周长一定的闭合图形面积最大的是圆 -
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淮阳县17555479716: 证明:周长为定值L的平面图形中圆面积最大 -
伯肯奥立: 第一步,证明所有周长为定值L的三角形中,正三角形面积最大.根据海伦公式,三角形面积S=√[p(p-a)(p-b)(p-c)],其中p=(a+b+c)/2=L/2 根据均值不等式,当且仅当p-a=p-b=p-c时,S取到最大值(√3/36)*L^2 即当a=b=c,三角形是正三角形...

淮阳县17555479716: 如何证明周长一定的几何图形当为圆时面积最大?只要给点提示就行了, -
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淮阳县17555479716: 如何证明,周长相等的封闭平面图形,圆的面积最大 -
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淮阳县17555479716: 为什么周长相同,圆形面积最大 -
伯肯奥立: 圆的面积最大. 分析过程如下: 设铁丝的长为4a. 则正方形的边长为a,那么长方形的长为a+m,宽为a-m, 正方形面积:a*a=a² 长方形面积:(a+m)*(a-m)=a²-m² 圆的周长4a,2πr=4a,得到r=4a/(2π).则圆的面积为π*16a²/(4π²)=4...

淮阳县17555479716: 等周长的图形中,面积最大的是圆 -
伯肯奥立: 围成圆面积达、 圆面积最大 1.周长为L(常数)的矩形中正方形面积最大. 证明:设矩形长为x,则宽为(L-2x)/2=(L/2-x) 面积y=x*(L/2-x)=-x^2+Lx/2,这个二次函数 在x=L/4时有最大值 ∴矩形长L/4,宽为(L-2x)/2=(L/2-x)=L/4, ∴矩形中正...

淮阳县17555479716: 周长一定的情况下,面积最大的平面图形是什么?面积一定的情况下,周长最小的是什么?最好证明一下 -
伯肯奥立:[答案] 两问是等同的. 周长一定时,边越多,面积越大.圆相当于无数条边.所以两个答案都是圆.

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