圆周率是π,圆的周长是2πr。圆的面积公式是πr²。
古代东西方类似的方法去推导圆的面积公式,代表人物分别为阿基米德和刘徽。他们的方法都是“穷竭法”,刘徽称为“割圆术”。
在半径为r的圆内接正多边形A,同时在其外部外接正多边形B。
显然,圆的面积S大于内接正多边形A而小于外接正多边形B的面积。从圆的圆心向多边形的各角连线,构成多个三角形。每个三角形的面积C都等于多边形的底边与半径r的积的1/2。整个多边形的面积等于C与边数N的积。即:
(1/2)*C外*r*N>S>(1/2)*C内*r*N(公式1)
当边数N不断增大趋向于无限大时,C外与C内趋向于无穷小,但C外*N与C内*N则趋向于圆的周长L,即:
C外*N=C内*N=2πr(公式2)
外接正多边形的面积趋向于(1/2)*2πr*r=πr²。而内接正多边形的面积也趋向于πr²。于是圆的面积只能是等于πr²。
印度人在推导圆面积公式时,采用的是我们学习这个公式时常用的方法,既拼凑成长方形。
总之,推导圆的面积公式,已经有了“极限”、“无穷小”等思想。
众所周知,阿基米德生于公元前287年,逝于公元前212年。而刘徽约生于公元225年,逝于285年。可见,阿基米德获得圆面积公式时,比刘徽早了500年。这一点,从来不会被提起。