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第17章 第二節圓與曲邊形、曲面形的面積

中國古代數學 郭书春 450 2018-03-20
《九章》提出了圓面積的4種算法:“半周半徑相乘得積步”,即S=1/2lr;“周徑相乘,四而一”,即S=1/4ld;“徑自相乘,三之,四而一”,即S=3/4d;“周自相乘,十二而一”,即S=(1/12)l。其中S、l、r、d分別是圓面積、周長、半徑、直徑。前兩個公式是等價的,並且在理論上是正確的,只是《九章》時代取周三徑一之率,實際計算誤差較大。後兩個公式本身就不准確。劉徽用極限思想證明了第一個公式(見第11節),並利用這個公式求出了圓周率π=157/50,以此修正了後兩個公式。 弓形田古代叫弧田,《九章》給出的公式是S=(1/12)(cv+v),c為弦,v為矢。劉徽認為此公式不准確,提出了用一串三角形逼近弧田的方法。

圓環形的田叫環田,《九章》提出的算法是:面積S=1/2(L+L)d,其中L、L為中、外周長,d為中外周的距離。劉徽提出了新的公式S=1/2(Lr+Lr)。 劉徽在證明《九章》宛田(指球冠形的田地)面積公式不准確時,提出了圓錐側面積公式:S=1/2Ll,或S=1/2πdl,L為下周長,l為母線長,d為下周徑。
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