manthanein 发表于 2019-10-23 20:06:00

正多边形和半圆

给定一个边长为 2 的正 \(n\) 边形,以每边为直径向多边形内作半圆。求这 \(n\) 个半圆的并集(重叠部分只计算一次)的面积。

.·.·. 发表于 2019-10-24 08:50:23

正三角形单独拿出来讨论
剩下的并集,全部重叠部分不重叠
也就是我们只需要算出重叠部分面积——带上三角函数这个面积不难计算
剩下的就是n*(半圆面积-两个半圆重叠部分的面积)了

思路如此,应该是对的,懒得算了

zeroieme 发表于 2019-10-24 11:19:16

只考虑需要一边与正多边形中心形成的三角形被半圆“吃剩”多少。
正三角形与正方形直接被所对的多边形外边上那半圆包含,没有剩余。

markfang2050 发表于 2019-10-24 16:30:39

n=3时,图1;
n=4时,图2;
n>=5时,图3;
扇形+2边三角形 sage: var('r n')   
sage:
((pi*r^2*((pi-4*pi*n)/(2*pi))+1/2*r*r*sin(2*pi/n)*2)*n).
simplify_full()   

-1/2*(4*pi*n^2 - (pi + 4*cos(pi/n)*sin(pi/n))*n)*r^2

hujunhua 发表于 2019-10-24 17:18:25

不知道为什么传不了图片,总是提示Server(IO) ERROR

答案还有点意思。
取各边中点(半圆圆心)`M_1, M_2, ..., M_i, ..., M_n`,连接`M_iM_{i+2}`形成一个 n 角星。
相邻半圆的交点即这个 n 角星的凹角顶点。
将正 n 边形的中心角 `2\pi/n`记为 `\theta`, 面积即为 `n(\pi/2-\theta+\sin\theta)`

chyanog 发表于 2019-10-24 21:47:07

本帖最后由 chyanog 于 2019-10-24 22:55 编辑

\(\cases{\frac{1}{2} \left(2 \pi -\sqrt{3}\right)&$n=3$\cr \frac{1}{2} \left(n \pi-4 \pi +2 n \sin \left(\frac{2 \pi }{n}\right)\right)&$n>3$\cr}\)




Manipulate/ Sin},Graphics[{
{EdgeForm,Opacity,Polygon},
Opacity,Blue,MapIndexed&,Partition]
},PlotRange->3]],{n,3,9,1}]

Table&,Partition/ Sin,2,1,1]]],{n,3,10}]

Table),n==3},{1/2 (Pi n-4Pi+2 n Sin[(2 Pi)/n]),n>3}}],{n,3,10}]//N

manthanein 发表于 2019-10-25 13:55:43

chyanog 发表于 2019-10-24 21:47
\(\cases{\frac{1}{2} \left(2 \pi -\sqrt{3}\right)&$n=3$\cr \frac{1}{2} \left(n \pi-4 \pi +2 n \sin ...

题目原来的边长设定是a,不知道被谁改成了2,这么看来,只要拿这个面积乘a^2/4就行了?
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