C=πd的公式怎么计算

问题描述

精选答案

在古代这个问题几乎是依赖于对实验的归纳。人们在经验中发现圆的周长与直径有着一个常数的比，并把这个常数叫做圆周率（西方记做π）。于是自然地，圆周长就是

C = π * d

其中d是圆的直径。

后来的古代数学家们就想办法算出这个π的具体值来，早期数学家都用的是类似“割圆术”的方法，也就是用圆的内接正多边形和外切正多边形的周长逼近圆周长，以期求得圆周率的近似解。

割圆术的大致方法在中学的数学教材上就有。然而必须看到，它很大程度上只是计算圆周率的方法，而圆周长是C = π * d似乎已经是事实了，这一方法仅仅是定出π的值来。我们仔细想想就知道这样做有问题，因为他们并没有从逻辑上证明圆的周长确实正比于直径，更进一步说他们甚至对周长的概念也仅是直观上的、非理性的。

真正从理论上严密推导圆的周长必须依赖近代的分析数学，包括微积分的使用才行。

现在推导圆周长最简洁的办法是用积分。

在平面直角坐标下圆的方程是x^2 + y^2 = r^2

这可以写成参数方程

x = r * Cos t

y = r * Sin t

t∈[0, 2π]

于是圆周长就是

C = ∫√( (x'(t))^2 + (y'(t))^2 ) dt，t从0积到2π.

结果自然就是

C = 2π * r

（注：三角函数一般的定义是依赖于圆的周长或面积的，为了避免逻辑上的循环论证，可以把三角函数按收敛的幂级数或积分来定义而不依赖于几何，此时圆周率就不是由圆定义的常数，而是由三角函数周期性得到的常数）

如果不需要更多的理论讨论，上面的做法就足够了。当然更确切地，我们或许还需要知道在数学上曲线的周长是如何定义的，以及圆的周长的存在性问题。这里就一时之间说不清了。