橢圓面積公式S= 圓周率*ab(其中a、b分別是橢圓的長半軸、短半軸的長)
橢圓面積公式S=圓周率 ab(其中a、b分別是橢圓的長半軸、短半軸的長).在中學(xué)數(shù)學(xué)教材中,僅在高中《平面解析幾何》的習(xí)題中作為已知公式給出過,直到高等數(shù)學(xué)的定積分學(xué)習(xí)時才給出定積分推導(dǎo).現(xiàn)用初等數(shù)學(xué)方法作兩種推導(dǎo),供讀者參考.
定理1.若夾在兩條平行直線間的兩個平面圖形,被平行于兩條平行直線的任一直線所截,如果截得的兩條線段長的比例總相等,那么這兩個平面圖形的面積比等于截得線段長的比 .
注:此定理相當(dāng)于祖暅原理的推論,故證明從略.
方法一:設(shè)橢圓C的方程為 (a>b>0),輔助圓C 的方程為x2+y2=b2,且一直線L:y = m( )與兩曲線相交,交點分別為M(x1 ,m)、 N(x2 ,m)及P(x3 ,m)、Q(x ,m),如圖1.
由 解得 x = ,
此時,= ;
由 解得x =± ,(圖1)
此時,=2 .
、當(dāng) ,即b=|m|時,交點為(0,b)或(0,-b);
、當(dāng) ,即b≠|(zhì)m|時,有 .
顯然 是一種特殊情況,即直線L與兩曲線C、C 交于一點,此時與求橢圓C的面積無影響,故可忽略;在情況 下,即橢圓C的弦長|MN|與圓C 的弦長|PQ|比恒為定值 時,則當(dāng)設(shè)橢圓C與圓C 的面積分別為S、S 時,由定理1得 = ,又圓C 的面積S =πb ,故有 S = S = πb =πab .
所以橢圓C的面積公式為 S =πab (其中a、b分別是橢圓的長半軸、短半軸的長).
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