数学:平角与圆周率之间的关系

平角也就是180度角,圆周率π则是涉及到圆、椭圆、圆柱、圆锥、圆台和球体包括半径、周长在内的一切长度、面积和体积计算不可或缺的重要数据,一般取值3.14。我国南朝宋齐年间,数学家祖冲之将其取值精确到3.1415926~3.1415927之间,后世人称之为祖冲之圆周率(简称祖率),其科技成果遥遥领先世界千年左右。

那么一个是角度,一个是数字,两个风马牛不相及的数据又是怎么联系在一起的呢?我们知道一周(即周角)是360度,就是平角(180度)的两倍。圆周长的计算公式是l=2πr(r为半径),即π乘以半径的两倍。当我们在接触扇形形状的时候,我们将不得不面对角与角相对应的弧,这样我们将不由自主地将角与圆周率π联系在一起,半圆是平角与与之对应的弧构成的图形,即刻半周,1/2周长,此时的弧长为πr,始边与终边成180度角,全圆则是旋转一周(即360度),始终边重合的图形,亦弧长等于周长2πr。。

从扇形的弧长公式l=角度/2π r和面积公式S=角度/2πr^2看,其实我们在高中阶段数学教科书课程中就有角度与弧度之间的换算,自然而然地就联想到2π就是周角360度,同理,π就是平角180度。

弧度制。论述1弧度(1rad)的角是不是小于并接近60度中。我们在以O为圆心,半径为1的圆,又叫单位圆中,假设角为60度,OA=OB三角形OAB一定是等边(正)三角形AB=OA=OB=1,根据两点之间线段最短,弧AB>AB,角AOB一定不能大于或等于60度。在单位圆中,我们可以很清楚地得知角度制中的180度就对应着弧度制中的π

这在计算正余弦、正余切、正余割等三角函数和反三角函数的运算中,将大大方便许多。现在我们将它进一步置于迪卡尔平面直角坐标系(以O为交叉点,x为横轴,y为纵轴),以圆心 O重叠坐标系的轴直角交叉点O,单位1则对应轴中的刻度1,这样的联系过程将其方便性再度得到印证,并可将之旋转现象想象到角所在的坐标相限,函数值的正负性也将一目了然。

在计算角度自然而然想到360这个数,在计算长度刚是想到圆周率值π,这一绝窍无疑是非常完全的,无须我们想破脑壳,不知所云亦不知所为。

角度制与弧度制的互相切换运算的精确值,同样取决于圆周率π取值的精确度,这是不容置疑的。

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