内接正多边形逼近圆周长。在一个单位圆上,做内接正n边形。给定一个很小的正数d,当n大于多少时,圆周长-正n边形周长<d?
解:
设内接正n边形的某一个边所对应的圆心角是2x, 也是对应的弧长。2x=2pi/n。根据圆面积,内接正n边形面积,外切正n边形面积的关系,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)
当n>3时,cos(pi/n) <1/2。从(1) 得到
2pi - 2n sin(pi/n) < 2n(pi/n)^3 (2)
为了
2n(pi/n)^3 < d
只要 sqrt(2(pi^3)/d) < n
当 n > max{3, sqrt(2(pi^3)/d)} 时,2pi - 2n sin(pi/n) < d