Wie man die Länge eines Bogens berechnet, wenn man den Radius kennt. Bestimmung der Länge eines Bogens. Gegeben sei die Bogenlänge L und der Zentriwinkel φ

Lassen Sie uns zuerst den Unterschied zwischen einem Kreis und einem Kreis verstehen. Um diesen Unterschied zu sehen, reicht es aus, sich die beiden Figuren anzusehen. Dies ist eine unendliche Anzahl von Punkten der Ebene, die sich auf gleichen Abstand von einem einzigen zentralen Punkt aus. Aber wenn der Kreis besteht aus Innenraum, dann gehört es nicht zum Kreis. Es stellt sich heraus, dass ein Kreis sowohl ein Kreis ist, der ihn begrenzt (o-Kreis (g)ness), als auch eine unzählbare Anzahl von Punkten, die sich innerhalb des Kreises befinden.

Für jeden auf dem Kreis liegenden Punkt L gilt die Gleichung OL=R. (Die Länge des Segments OL ist gleich dem Radius des Kreises).

Eine Strecke, die zwei Punkte auf einem Kreis verbindet, ist Akkord.

Eine Sehne, die direkt durch den Mittelpunkt eines Kreises verläuft, ist Durchmesser dieser Kreis (D) . Der Durchmesser kann nach folgender Formel berechnet werden: D=2R

Umfang berechnet nach der Formel: C=2\pi R

Fläche eines Kreises: S=\pi R^(2)

Bogen eines Kreises nennt man den Teil davon, der sich zwischen zwei seiner Punkte befindet. Diese beiden Punkte definieren zwei Kreisbögen. Die Akkord-CD umfasst zwei Bögen: CMD und CLD. Dieselben Akkorde unterspannen dieselben Bögen.

Zentrale Ecke ist der Winkel zwischen zwei Radien.

Bogenlänge findet man mit der Formel:

  1. Abschlüsse verwenden: CD = \frac(\pi R \alpha ^(\circ))(180^(\circ))
  2. Mit einem Bogenmaß: CD = \alpha R

Der Durchmesser, der senkrecht zur Sehne steht, halbiert die Sehne und die Bögen, die sie überspannt.

Wenn sich die Sehnen AB und CD des Kreises im Punkt N schneiden, dann sind die Produkte der Sehnensegmente, die durch den Punkt N getrennt sind, einander gleich.

AN\cdot NB = CN \cdot ND

Tangente zum Kreis

Tangente an einen Kreis Es ist üblich, eine gerade Linie, die einen gemeinsamen Punkt hat, mit einem Kreis zu bezeichnen.

Wenn eine Zeile zwei hat Gemeinsame Punkte, Sie heißt Sekante.

Wenn Sie am Berührungspunkt einen Radius zeichnen, steht dieser senkrecht zur Tangente des Kreises.

Lassen Sie uns zwei Tangenten von diesem Punkt zu unserem Kreis ziehen. Es stellt sich heraus, dass die Segmente der Tangenten einander gleich sind und der Mittelpunkt des Kreises auf der Winkelhalbierenden mit dem Scheitelpunkt an diesem Punkt liegt.

AC=CB

Nun ziehen wir von unserem Punkt aus eine Tangente und eine Sekante an den Kreis. Wir erhalten, dass das Quadrat der Länge des Tangentensegments sein wird ist gleich dem Produkt das gesamte Segment der Sekante bis zu ihrem äußeren Teil.

AC^(2) = CD \cdot BC

Wir können schlussfolgern: Das Produkt eines ganzzahligen Segments der ersten Sekante mit ihrem äußeren Teil ist gleich dem Produkt eines ganzzahligen Segments der zweiten Sekante mit ihrem äußeren Teil.

AC \cdot BC = EC \cdot DC

Winkel im Kreis

Die Gradmaße des Mittelpunktswinkels und des Bogens, auf dem er ruht, sind gleich.

\angle COD = \cup CD = \alpha ^(\circ)

Eingeschriebener Winkel ist ein Winkel, dessen Scheitel auf einem Kreis liegt und dessen Seiten Sehnen enthalten.

Sie können es berechnen, indem Sie die Größe des Bogens kennen, da es halb dieser Bogen.

\angle AOB = 2 \angle ADB

Basierend auf Durchmesser, einbeschriebenem Winkel, gerade.

\angle CBD = \angle CED = \angle CAD = 90^ (\circ)

Einbeschriebene Winkel, die sich auf denselben Bogen stützen, sind identisch.

Die einbeschriebenen Winkel, die auf derselben Sehne basieren, sind identisch oder ihre Summe ist gleich 180^ (\circ) .

\angle ADB + \angle AKB = 180^ (\circ)

\angle ADB = \angle AEB = \angle AFB

Auf demselben Kreis liegen die Ecken von Dreiecken mit identischen Winkeln und einer gegebenen Basis.

Ein Winkel mit einem Scheitel innerhalb des Kreises, der zwischen zwei Sehnen liegt, ist identisch mit der halben Summe Winkelwerte Kreisbögen, die innerhalb der angegebenen und vertikalen Winkel liegen.

\angle DMC = \angle ADM + \angle DAM = \frac(1)(2) \left (\cup DmC + \cup AlB \right)

Ein Winkel mit einem Scheitelpunkt außerhalb des Kreises, der zwischen zwei Sekanten liegt, ist identisch mit der halben Differenz der Winkelgrößen der Kreisbögen, die innerhalb des Winkels liegen.

\angle M = \angle CBD - \angle ACB = \frac(1)(2) \left (\cup DmC - \cup AlB \right)

Eingeschriebener Kreis

Eingeschriebener Kreis ist ein Kreis, der die Seiten des Polygons tangiert.

An dem Punkt, an dem sich die Winkelhalbierenden des Polygons schneiden, befindet sich sein Mittelpunkt.

Nicht jedem Vieleck darf ein Kreis eingeschrieben sein.

Die Fläche eines Polygons mit einem einbeschriebenen Kreis ergibt sich aus der Formel:

S=pr,

p ist der Halbumfang des Polygons,

r ist der Radius des Inkreises.

Daraus folgt, dass der Radius des einbeschriebenen Kreises ist:

r = \frac(S)(p)

Längensummen gegenüberliegende Seiten identisch, wenn der Kreis einbeschrieben ist konvexes Viereck. Und umgekehrt: Ein Kreis ist einem konvexen Viereck einbeschrieben, wenn die Summen der Längen gegenüberliegender Seiten darin identisch sind.

AB+DC=AD+BC

In jedes der Dreiecke kann ein Kreis eingeschrieben werden. Nur eine einzige. An dem Punkt, an dem sich die Winkelhalbierenden schneiden innere Ecken Figur, wird der Mittelpunkt dieses eingeschriebenen Kreises liegen.

Der Radius des einbeschriebenen Kreises wird nach folgender Formel berechnet:

r = \frac(S)(p) ,

wobei p = \frac(a + b + c)(2)

Umschriebener Kreis

Wenn ein Kreis durch jeden Eckpunkt eines Polygons geht, wird ein solcher Kreis genannt umschrieben um ein Polygon.

Der Mittelpunkt des umschriebenen Kreises liegt am Schnittpunkt der Mittelsenkrechten der Seiten dieser Figur.

Der Radius kann ermittelt werden, indem man ihn als Radius eines Kreises berechnet, der um ein Dreieck herumbeschrieben wird, das durch 3 beliebige Eckpunkte des Polygons definiert wird.

Es gilt die folgende Bedingung: Ein Viereck kann nur dann umkreist werden, wenn seine Summe gegenüberliegende Ecken gleich 180^(\circ) .

\angle A + \angle C = \angle B + \angle D = 180^ (\circ)

In der Nähe jedes Dreiecks kann man einen Kreis beschreiben, und zwar einen und nur einen. Der Mittelpunkt eines solchen Kreises befindet sich an dem Punkt, an dem sie sich schneiden Mittelsenkrechte Seiten des Dreiecks.

Der Radius des umschriebenen Kreises kann nach den Formeln berechnet werden:

R = \frac(a)(2 \sin A) = \frac(b)(2 \sin B) = \frac(c)(2 \sin C)

R = \frac(abc)(4S)

a, b, c sind die Seitenlängen des Dreiecks,

S ist die Fläche des Dreiecks.

Satz des Ptolemäus

Betrachten Sie schließlich den Satz von Ptolemäus.

Der Satz von Ptolemäus besagt, dass das Produkt der Diagonalen identisch ist mit der Summe der Produkte der gegenüberliegenden Seiten eines einbeschriebenen Vierecks.

AC \cdot BD = AB \cdot CD + BC \cdot AD

Der Teil einer Figur, der einen Kreis bildet, dessen Punkte gleich weit voneinander entfernt sind, wird Bogen genannt. Wenn Sie vom Mittelpunkt des Kreises aus Strahlen zu Punkten ziehen, die mit den Enden des Bogens zusammenfallen, wird dieser gebildet zentrale Ecke.

Bestimmung der Länge eines Bogens

Hergestellt nach folgender Formel:

wobei L die gewünschte Länge des Bogens ist, π = 3,14, r der Radius des Kreises ist, α der Zentriwinkel ist.

L

3,14 × 10 × 85

14,82
Antworten:

Die Länge des Kreisbogens beträgt 14,82 Zentimeter.

BEI elementare Geometrie Ein Bogen ist eine Teilmenge eines Kreises, der sich zwischen zwei darauf befindlichen Punkten befindet. In der Praxis Probleme lösen Definition Sie Länge Ingenieure und Architekten müssen oft, denn dieses geometrische Element ist in den unterschiedlichsten Designs weit verbreitet.

Vielleicht waren die ersten, die sich dieser Aufgabe stellten, die antiken Architekten, die auf die eine oder andere Weise diesen Parameter für den Bau von Gewölben bestimmen mussten, die häufig verwendet wurden, um die Lücken zwischen den Stützen in runden, polygonalen oder elliptischen Gebäuden zu überbrücken. Wenn Sie sich die bis heute erhaltenen Meisterwerke der antiken griechischen, antiken römischen und insbesondere arabischen Architektur genau ansehen, werden Sie feststellen, dass Bögen und Gewölbe in ihren Entwürfen äußerst häufig vorkommen. Kreationen zeitgenössische Architekten Sie sind nicht so reich, aber diese geometrischen Elemente sind natürlich in ihnen vorhanden.

Länge verschiedene Bögen muss im Automobilbau kalkuliert werden und Eisenbahnen, sowie Autodrome, und in vielen Fällen hängt die Verkehrssicherheit weitgehend von der Richtigkeit und Genauigkeit der Berechnungen ab. Tatsache ist, dass viele Kurven von Autobahnen aus geometrischer Sicht genau Bögen und verschiedene sind physikalische Kräfte. Die Parameter ihrer Resultierenden werden weitgehend durch die Länge des Bogens sowie seinen Mittelpunktswinkel und Radius bestimmt.

Konstrukteure von Maschinen und Mechanismen müssen die Längen verschiedener Bögen für das richtige und genaue Layout berechnen Bestandteile verschiedene Einheiten. BEI dieser Fall Fehler in Berechnungen sind mit der Tatsache behaftet, dass wichtige und kritische Teile falsch miteinander interagieren und der Mechanismus einfach nicht in der Lage sein wird, so zu funktionieren, wie es seine Schöpfer geplant haben. Als Beispiele für Strukturen, die mit solchen gefüllt sind geometrische Elemente wie Bögen können Sie Motoren führen Verbrennungs, Getriebe, Holz- und Metallbearbeitungsgeräte, Karosserieteile und Lastwagen usw.

Bögen ziemlich weit verbreitet in der Medizin, insbesondere in der Zahnmedizin. Sie werden beispielsweise zur Korrektur von Fehlstellungen eingesetzt. Korrektive Elemente, die Klammern (oder Klammersysteme) genannt werden und die die entsprechende Form haben, werden hergestellt aus spezielle Legierungen, und sind so eingestellt, dass sie die Position der Zähne verändern. Es versteht sich von selbst, dass diese Bögen sehr genau berechnet werden müssen, damit die Behandlung erfolgreich ist. Darüber hinaus werden Bögen in der Traumatologie sehr häufig und vielleicht am häufigsten verwendet ein Paradebeispiel Dies ist der berühmte Ilizarov-Apparat, der 1951 von einem russischen Arzt erfunden und bis heute äußerst erfolgreich eingesetzt wird. Seine integralen Bestandteile sind Metallbögen, die mit Löchern ausgestattet sind, durch die spezielle Stricknadeln gefädelt werden und die die Hauptstützen der gesamten Struktur darstellen.

Die Formel zum Ermitteln der Länge eines Kreisbogens ist recht einfach und wird in wichtigen Prüfungen sehr häufig verwendet USE-Typ Es gibt Probleme, die ohne ihre Anwendung nicht gelöst werden können. Sie müssen es auch kennen, um international standardisierte Tests wie SAT und andere zu bestehen.

Wie lang ist der Kreisbogen?

Die Formel sieht so aus:

l = pra / 180°

Was ist jedes der Elemente der Formel:

  • π - Pi-Zahl ( Konstante gleich ≈ 3,14);
  • r ist der Radius des gegebenen Kreises;
  • α - der Wert des Winkels, auf dem der Bogen ruht (zentral, nicht eingeschrieben).

Wie Sie sehen können, müssen r und α in der Bedingung vorhanden sein, um das Problem zu lösen. Ohne diese beiden Größen kann die Bogenlänge nicht gefunden werden.

Wie wird diese Formel hergeleitet und warum sieht sie so aus?

Alles ist sehr einfach. Es wird viel klarer, wenn Sie 360 ​​° in den Nenner setzen und eine Zwei im Zähler voranstellen. Du kannst auch α belassen Sie es nicht in einem Bruch, drucken Sie es aus und schreiben Sie es mit einem Multiplikationszeichen. Dies ist durchaus möglich, da sich dieses Element im Zähler befindet. Dann generelle Form wird so werden:

l = (2πr / 360°) × α

Nur der Einfachheit halber haben wir 2 und 360 ° reduziert. Und jetzt, wenn Sie genau hinsehen, können Sie eine sehr bekannte Formel für die Länge des gesamten Kreises erkennen, nämlich - 2pr. Der ganze Kreis besteht aus 360°, also teilen wir das resultierende Maß in 360 Teile. Dann multiplizieren wir mit der Zahl α, das heißt, für die Anzahl der "Kuchenstücke", die wir brauchen. Aber jeder weiß sicher, dass eine Zahl (also die Länge des gesamten Kreises) nicht durch Grad geteilt werden kann. Was ist in diesem Fall zu tun? Normalerweise wird der Grad in der Regel mit dem Grad des Zentriwinkels reduziert, dh mit α. Danach bleiben nur Zahlen übrig, und als Ergebnis wird die endgültige Antwort erhalten.

Dies kann erklären, warum die Länge des Kreisbogens auf diese Weise gefunden wird und diese Form hat.

Ein Beispiel für ein Problem mittlerer Komplexität mit dieser Formel

Bedingung: Es gibt einen Kreis mit einem Radius von 10 Zentimetern. Das Gradmaß eines Zentriwinkels beträgt 90°. Berechne die Länge des Kreisbogens, der durch diesen Winkel gebildet wird.

Lösung: l = 10π × 90° / 180° = 10π × 1 / 2=5π

Antwort: l = 5π

Es ist auch möglich, dass statt Grad messen ein Bogenmaß des Winkels wäre gegeben. Auf keinen Fall sollten Sie Angst haben, denn dieses Mal ist die Aufgabe viel einfacher geworden. Um ein Bogenmaß in ein Gradmaß umzuwandeln, benötigen Sie angegebene Nummer mit 180° / π multiplizieren. Jetzt können wir stattdessen ersetzen α folgende Kombination: m × 180° / π. Wobei m der Bogenmaßwert ist. Und dann 180 und die Zahl π reduziert und man erhält eine völlig vereinfachte Formel, die so aussieht:

  • m ist das Bogenmaß des Winkels;
  • r ist der Radius des gegebenen Kreises.

Der Kreis, seine Teile, ihre Größen und Verhältnisse sind Dinge, denen der Juwelier ständig begegnet. Ringe, Armbänder, Kästen, Röhren, Kugeln, Spiralen – viele runde Dinge müssen gemacht werden. Wie können Sie das alles berechnen, besonders wenn Sie das Glück hatten, den Geometrieunterricht in der Schule zu überspringen? ..

Schauen wir uns zuerst an, welche Teile der Kreis hat und wie sie heißen.

  • Ein Kreis ist eine Linie, die einen Kreis umschließt.
  • Ein Bogen ist Teil eines Kreises.
  • Ein Radius ist ein Liniensegment, das den Mittelpunkt eines Kreises mit einem Punkt auf dem Kreis verbindet.
  • Eine Sehne ist ein Liniensegment, das zwei Punkte auf einem Kreis verbindet.
  • Ein Segment ist ein Teil eines Kreises, der durch eine Sehne und einen Bogen begrenzt wird.
  • Ein Sektor ist ein Teil eines Kreises, der von zwei Radien und einem Bogen begrenzt wird.

Die für uns interessanten Mengen und ihre Bezeichnungen:


Sehen wir uns nun an, welche Aufgaben in Bezug auf die Teile des Kreises gelöst werden müssen.

  • Finden Sie die Länge der Entwicklung eines beliebigen Teils des Rings (Armband). Ermitteln Sie anhand des Durchmessers und der Sehne (Option: Durchmesser und Mittelwinkel) die Länge des Bogens.
  • Auf der Ebene befindet sich eine Zeichnung, deren Größe Sie nach dem Biegen in einen Bogen in der Projektion ermitteln müssen. Bestimmen Sie anhand der Länge des Bogens und des Durchmessers die Länge der Sehne.
  • Ermitteln Sie die Höhe eines Teils, das Sie erhalten, indem Sie ein flaches Werkstück zu einem Bogen biegen. Anfangsdatenoptionen: Bogenlänge und Durchmesser, Bogenlänge und Sehne; Finden Sie die Höhe des Segments.

Das Leben wird andere Beispiele hervorrufen, und ich habe diese nur gegeben, um zu zeigen, dass zwei beliebige Parameter eingestellt werden müssen, um alle anderen zu finden. Das werden wir tun. Wir nehmen nämlich fünf Segmentparameter: D, L, X, φ und H. Dann wählen wir aus allen aus mögliche Paare, wir betrachten sie als Anfangsdaten und von Brainstorming alle anderen finden.

Um den Reader nicht umsonst zu belasten, detaillierte Lösungen Ich werde nicht angeben, sondern nur die Ergebnisse in Form von Formeln angeben (die Fälle, in denen es keine formale Lösung gibt, werde ich nebenbei festlegen).

Und noch eine Bemerkung: über Maßeinheiten. Alle Größen außer dem Zentriwinkel werden in denselben abstrakten Einheiten gemessen. Das heißt, wenn Sie beispielsweise einen Wert in Millimetern angeben, muss der andere nicht in Zentimetern angegeben werden, und die resultierenden Werte werden in denselben Millimetern (und Bereichen - in) gemessen Quadratmillimeter). Dasselbe gilt für Zoll, Fuß und Seemeilen.

Und in allen Fällen wird nur der Mittelpunktswinkel in Grad gemessen und sonst nichts. Denn wie die Praxis zeigt, neigen Menschen, die etwas Rundes entwerfen, nicht dazu, Winkel im Bogenmaß zu messen. Der Ausdruck "der Winkel von Pi mal vier" verwirrt viele, während der "Winkel von fünfundvierzig Grad" für jeden verständlich ist, da er nur fünf Grad über der Norm liegt. In allen Formeln gibt es jedoch einen weiteren Winkel - α - als Zwischenwert. In Bezug auf die Bedeutung ist dies der halbe Zentriwinkel, gemessen im Bogenmaß, aber Sie können sich sicher nicht mit dieser Bedeutung befassen.

1. Durchmesser D und Bogenlänge L sind gegeben

; Sehnenlänge ;
Segmenthöhe ; zentrale Ecke .

2. Durchmesser D und Sehnenlänge X sind angegeben

; Bogenlänge;
Segmenthöhe ; zentrale Ecke .

Da die Sehne den Kreis in zwei Segmente teilt, hat dieses Problem nicht eine, sondern zwei Lösungen. Um den zweiten zu erhalten, müssen Sie den Winkel α durch den Winkel in den obigen Formeln ersetzen.

3. Durchmesser D und Zentriwinkel φ sind gegeben

; Bogenlänge;
Sehnenlänge ; Segmenthöhe .

4. Gegeben sei der Durchmesser D und die Höhe des Segments H

; Bogenlänge;
Sehnenlänge ; zentrale Ecke .

6. Gegeben sind die Bogenlänge L und der Zentriwinkel φ

; Durchmesser ;
Sehnenlänge ; Segmenthöhe .

8. Gegeben sei die Sehnenlänge X und der Zentriwinkel φ

; Bogenlänge ;
Durchmesser ; Segmenthöhe .

9. Gegeben sei die Länge der Sehne X und die Höhe des Segments H

; Bogenlänge ;
Durchmesser ; zentrale Ecke .

10. Gegeben sind der Mittelpunktswinkel φ und die Höhe des Segments H

; Durchmesser ;
Bogenlänge; Sehnenlänge .

Der aufmerksame Leser konnte nicht umhin zu bemerken, dass ich zwei Optionen übersehen habe:

5. Gegeben sei die Länge des Bogens L und die Länge der Sehne X
7. Gegeben sei die Länge des Bogens L und die Höhe des Segments H

Das sind genau die beiden unangenehmen Fälle, in denen das Problem keine Lösung hat, die man in Form einer Formel schreiben könnte. Und die Aufgabe ist gar nicht so selten. Sie haben beispielsweise ein flaches Stück der Länge L und möchten es so biegen, dass seine Länge X wird (oder seine Höhe H wird). Welchen Durchmesser soll ein Dorn (Querstange) nehmen?

Diese Aufgabe reduziert sich auf das Lösen der Gleichungen:
; - in Option 5
; - in Option 7
und obwohl sie nicht analytisch gelöst werden, lassen sie sich leicht programmatisch lösen. Und ich weiß sogar, wo man ein solches Programm bekommt: auf genau dieser Seite unter dem Namen . Alles, was ich hier ausführlich erzähle, erledigt sie in Mikrosekunden.

Um das Bild zu vervollständigen, fügen wir den Ergebnissen unserer Berechnungen den Umfang und drei Flächenwerte hinzu - einen Kreis, einen Sektor und ein Segment. (Die Flächen werden uns bei der Berechnung der Masse runder und halbkreisförmiger Teile sehr helfen, aber dazu mehr in einem separaten Artikel.) Alle diese Größen werden mit denselben Formeln berechnet:

Umfang ;
Bereich eines Kreises ;
Sektor Bereich ;
Segmentbereich ;

Und zum Schluss möchte ich Sie noch einmal an die Existenz von absolut erinnern kostenloses Programm, das alle oben genannten Berechnungen durchführt, sodass Sie sich nicht daran erinnern müssen, was der Arkustangens ist und wo Sie danach suchen müssen.

  • 16.11.2014

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  • 04.10.2014

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  • 03.10.2014

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