內接正多邊形逼近圓周長。在一個單位圓上,做內接正n邊形。給定一個很小的正數d,當n大於多少時,圓周長-正n邊形周長<d?
解:
設內接正n邊形的某一個邊所對應的圓心角是2x, 也是對應的弧長。2x=2pi/n。根據圓面積,內接正n邊形面積,外切正n邊形面積的關係,得到如下不等式
sin(x) < x < tan(x)
x - sin(x) < tan(x) - sin(x) = sin(x)(1-cos(x))/cos(x)=sin(x)(2sin^2(x/2))/cos(x)
x - sin(x) < sin(x)(2sin^2(x/2))/cos(x) < x^3/(2cos(x))
2nx - 2n sin(x) < 2n x^3/(2cos(x))
2pi - 2n sin(pi/n) < 2n(pi/n)^3/(2cos(pi/n)) (1)
當n>3時,cos(pi/n) <1/2。從(1) 得到
2pi - 2n sin(pi/n) < 2n(pi/n)^3 (2)
為了
2n(pi/n)^3 < d
只要 sqrt(2(pi^3)/d) < n
當 n > max{3, sqrt(2(pi^3)/d)} 時,2pi - 2n sin(pi/n) < d