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圆扇形


CircularSector

圆扇形是通过取 楔形 的一部分获得的 圆盘,其 圆心角theta<pi 弧度 (180 degrees),如上图阴影区域所示。 圆心角pi 弧度的扇形对应于填充的 半圆。设 R 的半径,a 长,s弧长h矢高 (弧形部分的高度),r弦心距 (三角形部分的高度)。那么

R=h+r
(1)
s=Rtheta
(2)
r=Rcos(1/2theta)
(3)
=1/2acot(1/2theta)
(4)
=1/2sqrt(4R^2-a^2)
(5)
a=2Rsin(1/2theta)
(6)
=2rtan(1/2theta)
(7)
=2sqrt(R^2-r^2)
(8)
=2sqrt(h(2R-h)).
(9)

theta 服从以下关系

theta=s/R
(10)
=2cos^(-1)(r/R)
(11)
=2tan^(-1)(a/(2r))
(12)
=2sin^(-1)(a/(2R)).
(13)

扇形的 面积

A=1/2Rs
(14)
=1/2R^2theta
(15)

(Beyer 1987)。面积也可以通过直接积分找到,如下所示

 int_(-Rsin(theta/2))^(Rsin(theta/2))int_(|x|cot(theta/2))^(sqrt(R^2-x^2))dydx.
(16)

由此得出 y 的加权平均值为

<y>=int_(-Rsin(theta/2))^(Rsin(theta/2))int_(|x|cot(theta/2))^(sqrt(R^2-x^2))ydydx
(17)
=2/3R^3sin(1/2theta),
(18)

因此,圆扇形的 几何质心

y^_=(<y>)/A
(19)
=(4Rsin(1/2theta))/(3theta)
(20)
=2/3Rsinc(1/2theta)
(21)

(Gearhart 和 Schulz 1990)。检查表明,这服从 半圆 (theta=pi) 的正确极限 y^_=4R/(3pi)等腰三角形 (theta->0) 的 y^_->2R/3


另请参阅

圆-圆 相交圆扇形线段选取弓形透镜钝角三角形

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参考文献

Beyer, W. H. (编). CRC 标准数学表格,第 28 版。 Boca Raton, FL: CRC Press, p. 125, 1987.Gearhart, W. B. 和 Schulz, H. S. "sinx/x 函数。" 大学数学杂志 21, 90-99, 1990.Harris, J. W. 和 Stocker, H. "扇形。" §3.8.4 在 数学和计算科学手册。 New York: Springer-Verlag, pp. 91-92, 1998.Kern, W. F. 和 Bland, J. R. 立体测量与证明,第 2 版。 New York: Wiley, p. 3, 1948.

在 Wolfram|Alpha 上引用

圆扇形

引用为

Weisstein, Eric W. "圆扇形。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/CircularSector.html

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