强基初中数学&学Python——第174课 圆与正多形


  各边相等、各角也相等的多边形是正多边形。只要把一个圆分成相等的一些弧,作出这些弧对应的弦,就可以作出这个圆的内接正多边形,这个圆就是这个正多边形的外接圆

  以圆内接正五边形为例证明。

  如下图,把⊙O分成相等的5段弧,依次连接各分点得到五边形ABCDE

   弧AB=BC=CD=DE=EA

   AB=BC=CD=DE=EA

    BCE=3AB=CDA

   ∠A=∠B

  同理∠B=∠C=∠D=∠E

   五边形ABCDE的顶点都在⊙O上,

   五边形ABCDE⊙O的内接正五边形,⊙O是正五边形ABCDE的外接圆。

 

  我们把一个正多边形的外接圆的圆心叫做这个正多边形的中心,外接圆的半径叫做正多边形的半径,正多边形每一边所对的圆心角叫做正多边形的中心角,中心到正多边形的一边的距离叫做正多边形的边心距(如下图)。

 

   如下图,有一个亭子,它的地基是半径为4m的正六边形,求地基的周长和面积(结果保留小数点后一位)。

 

  解:如下图,连接OBOC。因为六边形ABCDEF是正六边形,所以它的中心角等于360°/6=60°△OBC是等边三角形,从而正六边形的边长等于它的半径。

  因此,亭子地基的周长

l=6×4=24(m)

  OP⊥BC,垂足为P。在Rt△OPC中,OC=4mPC=2(m),利用勾股定理,可得边心距

r=√4²-2²=2√3(m)

  亭子地基的面积

S=½lr=½x24×2√3≈41.6m

  练习题1

1. 矩形是正多边形吗?菱形呢?正方形呢?为什么?

2. 各边相等的圆内接多边形是正多边形吗?各角相等的圆内接多边形呢?如果是,说明为什么;如果不是,举出反例。

3. 分别求半径为R的圆内接正三角形、正方形的边长、边心距和面积.

4. n边形的一个内角的度数是多少?中心角呢?正多边形的中心角与外角的大小有什么关系?

  画正多边形,比如画一个六角螺帽的平面图、画一个五角星等,最简单的办法就是先等分圆周,然后顺次连接各等分点。

  由于同圆中相等的圆心角所对的弧相等,因此作相等的圆心角就可以等分圆周,从而得到相应的正多边形。例如,画一个边长为1.5cm的正六边形时,可以以1.5cm为半径作一个⊙O,用量角器画一个等于360°/6=60°的圆心角,它对着一段弧,然后在圆上依次截取与这条弧相等的弧,就得到圆的6个等分点,顺次连接各分点,即可得到正六边形(如下图)

 

  对于一些特殊的正多边形,还可以用圆规和直尺来作。例如,我们也可以这样来作正六边形。由于正六边形的边长等于半径,所以在半径为R的圆上依次截取等于R的弦,就可以把圆六等分,顺次连接各分点即可得到半径为R的正六边形(如下图)

 

  作图过程参考下面视频。

,时长02:00

  再如,用直尺和圆规作两条互相垂直的直径,就可以把圆四等分,从而作出正方形(如下图)。

 

 

  练习题2

1. 画一个半径为2cm的正五边形,再作出这个正五边形的各条对角线,画出一个五角星。

2. 用等分圆周的方法画出下列图案(用《几何画板》只画出形状)。