橢圓周長如何求出精確值?

窺探數字結構


對於橢圓周長的精確解是數學史上的一個未知,而我們長用的橢圓周長公式:L=2bπ+4(a-b)=〔b½π+(a-b)〕4,而後面的公式會讓我們更好理解,為什麼我要這樣寫:是因為L=b½π+(a-b)是90度的一個角,乘4是就4x90=360度的一整體橢圓的周長。

但是我們還是不太明白對這個公式的理解,並不是看不懂,而是對結構性不能很好的理解,橢圓周長公式為什麼是這樣,依據是什麼?我不知道有多少人能真正能理解,我不知道。我對它精確值覺得有疑問,所以我用了近一年的時間,畫了很多圖,我知道,長短軸形成的90度的橢圓周長在小於a+b,大於c邊之間,時時在思考,用了很多很多的計算方法都不能另我覺的滿意。就在近兩天,因為我無時不在想,無意間有一個想法,驗證出了另我滿意的答案。

如果直徑為2米的一個圓,分為四個90度的扇形,那麼扇形兩條邊就是1:1,弧長就是1.570796326794897……。那麼弧長減去一條邊1,就是0.570796326794897……。另一邊就形成1:0.570796326794897……。我突然想到它是不是一個比呢?我設了如用一條邊還是1米,另一條縮短為0.7米,就形成橢圓的長短軸,短軸0.7x0.570796326794897=0.399557428756428,

1+0.399557428756428=1.399557428756428x4=5.59822971502571……。就是橢圓¼也就是90度。乘上4就是360度整個橢圓周長,可以寫公式為:〔a+(bx0.570796326794897……

)〕x4。我用2bπ+4(a-b)公式去驗證,完全相等,不差分毫。

如果把0.570796326794897……設為L為橢圓常數,那寫公式就非常簡單c=(a+bL)x4。而這個公式不但可以算橢圓周長,也可以算圓周長,圓周長和橢圓周長合二為一變成一個公式。但是橢圓公式可以帶替圓周長公式,而圓周長公式卻不能帶替橢圓周長公式。而且就是說橢圓周長公式2bπ+4(a-b)不是近似精確值,而是精確值。


窺探數字結構


橢圓的周長並沒有精確的初等公式,但有非初等的橢圓積分形式的表達式及其級數展開式, 想要求橢圓的精確值是無法辦到的,只能根據需要選擇相應精度的非初等公式

最早由阿貝爾提出,歐拉發展(歐拉男神又出現了),最原始的推導我已經忘得差不多了,只找到先賢們的研究成果如下圖,對不住先賢們的奮鬥!

公式這麼多,同一橢圓選擇不同的公式得到的結果是不一樣的,想得到精確值是不可能的,但要得到相對精確的值可以人為控制,而且誤差可以做到極小;這些公式是與橢圓離心率有關的無窮收斂級數,看下圖可知,當b/a小於0.1時,它的精度可達到十三億分之一,幾乎跟它的精確值相等了.

面積公式就有公式,可以求到它的精確值,而且推導十分簡單


學霸數學


圓的周長=π【(長D+短D)/2】


用戶56684721168


橢圓面積S=πab是精確值,可以用定積分求出(初等數學方法不可能求出來)。橢圓周長必須用曲線積分推導,實際上不可能求出它的解析表達式,所以根本就沒有一般意義上的橢圓周長公式,但是由橢圓周長的曲線積分引出一個重要的數學分支,叫橢圓積分,是非常有用的,特別在物理和幾何領域有廣泛應用。


zcjing


橢圓的面積公式是存在的: S = πab ,這裡的 a 和 b ,分別代表橢圓的長軸和短軸。

然而,橢圓的周長沒有我們通常所理解的、一般意義上的公式。事實上,用微積分方法來推導橢圓周長的公式是走不通的。數學家們被逼無奈,已經另外開闢了一條“橢圓積分”的領域,橢圓周長的數值計算只是其中的一個應用。


bratskid


嚴格說來,橢圓是不規則圖形,至今人類沒有哪個公式或哪種方法能完全精準地算出其周長。



用戶創維


比較精確的橢圓周長方程為:

橢圓周長等於π[3/2x(a+b)-(√a×b)]


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