為什麼該圖形紅藍面積相等

時間 2021-05-05 20:59:35

1樓:巴茲巴茲巴茲

我來寫個超級簡單的辦法:題目沒說這些線交點的位置,所以只要它們的夾角滿足要求,交點在哪結論都不變。那就讓它們交在圓心上,立馬可得。

2樓:

想象乙個正球體,上面用線畫出來標準公尺字分割線。就是每條線都過圓心的那種。

只要變換角度,它可以擺成所有符合問題條件的圖案。

而實際上它就是乙個正球體的標準公尺字分割線線,不僅是面積,連體積都是等分割的。

有必要改下。上面應該是錯的,只提供一種思考方向。

球體變換視角其原本看上去的直線會變成有弧度的線。所以問題中的圖案是不能直接從球體上顯現,原圖案更可能是種投影。

需要把球體設定為透明,分割線不透明,要有個移動光源和乙個移動投影平面。當光源垂直於分割線照射時,其投影才是直線。

目前想這麼多,沒有實際實驗。

3樓:開心

如果交點沒有被固定,那麼是否可以固定在圓心?(類似有的題目的規律演算法區乙個值來確定所有值)

畢竟圓的對稱性的特殊決定了它可以這麼做。

4樓:絕對零

先把圓周一層層刮掉:每次取最外層dr厚度的圓環,紅藍都是180度,相等。

這樣交點就在圓周上了,然後極座標積分,或者說對弦長的平方積分,相差90度的是一組裡的,加起來正好是直徑的平方。然後積分區間紅藍都是180,相等。

5樓:暮光之城管

初中快解思路,圖不用畫也想得出來(其實是手機懶得畫圖,借其它答案圖也不太好)

設圓心為O,圓內4條線交點為P

首先結論:4條線有一條過圓心O則紅藍面積相等。

假設某種一般情況紅藍面積相等,使4條線繞P旋轉一微小角度a紅藍面積還相等,則根據數學歸納法,所有情況紅藍面積相等。

下證旋轉微小角度,紅藍面積仍相等,即藍色面積不變。當角度足夠小時,可以想象,藍色面積的改變量趨近於4個扇形面積減另4個扇形面積,8個扇形角度一樣,面積和邊長平方成正比。即證PA方+PB方+PC方+PD方=PE方+PF方+PG方+PH方(沒圖應該也看得懂)。

根據相交弦定理PA*PB=PC*PD=PE*PF=PG*PH

即證AB方+CD方=EF方+GH方

作OM垂直於AB,ON垂直於CD,設圓半徑為R,根據勾股定理,AB方+CD方=4(2*R方-OP方),只和P點位置有關,所以AB方+CD方=EF方+GH方證完

6樓:彼岸聽潮

寫個最直觀易懂的,知道投影面積S=s*cos(a)公式就行了。

考慮乙個空間三維球體,對其進行類似於籃球的表面面積八等分,分別交錯畫上藍色和紅色。

考慮某一面積微元,再考慮它相對於球心對稱過去的另一面積微元。兩個面積微元投影角必相等,可證明兩個面積微元投影面積相等。

進而可以證明:任意傾斜角的該球體的豎直投影中,上半球體的藍色部分投影面積等於下半球體的藍色部分投影,對於紅色部分同理。

另外可以證明,相同部分的顏色投影總面積是乙個球面面積。

結合上面兩個結論,自然就可以得出任意豎直投影中,紅色投影面積等於藍色投影面積,因為他們都等於球面面積的一半。

7樓:八里土人

開乙個腦洞。

這個圖看上去很像乙個紅藍相間的乙個籃球的平面投影。

對於乙個球,紅藍相間,球表面積上,紅藍面積相等。應該可以證明,只要視角包含了「極點」(南北極),球面大弧投影成直線,那麼平面上投影面積相等。

咋證明呢?俺老人家不會,俺就開個腦洞,期待數學專業大拿幫忙證明一下。

8樓:無奇之道

第一種:

若交點在圓心,則根據線段的對稱性,一定紅藍相等。

水平移動交點,並不改變對稱性,所以紅藍的比例有平移不變性第二種:

把影象看成群,從交點出發得到整個圓面積的操作為群G。

得到紅色區域的操作看成子群H, 那麼得到藍色區域的操作就是子群H的左陪集rH。

陪集平等分割群G

所以左陪集rH等於子群H,即紅區等於藍區

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9樓:p01

你把這圖形3d化,問題就解決咯

舉個不嚴謹的例子,類似籃球,

想象一下,八瓣的球體,紅白交錯,分割線集中於乙個頂點就是圖中那個補丁無限小,然後你這樣擺,

反正你總會能令到那個頂點去到你要求的位置,然後每個分割夾角都是360/8=45度,符合了你題意,紅白面積相等。

隨意角度取剖面,展開紅白面積還是相等的。

10樓:劉志剛

有點懵。這還用想?還用列算式?

不就是交匯點在圓的內部不斷移動,所形成的紅藍面積問題麼。

只考慮兩個極限,即交匯點在圓心和交匯點在圓周上,這兩種情況都是面積相等,自然其他情況都面積相等。雖然這個兩邊取極限的想法很粗糙,但是一般情況對的概率極大。

11樓:德羅巴科夫斯基

我有乙個思路但無法寫出證明

如果在乙個球體上取任一點畫四條夾角45度的線,一定是八等分這個球體。就像籃球一樣。

然後把球體投影到平面上,感覺應該是可以得到紅籃面積一致的結果

12樓:

參照 @kuing 的建系方式補充乙個思路已知 所以

所以 同理可得

所以 注意到,當所有的邊繞原點 旋轉乙個微小的角度 ,藍色轉為紅色的部分的面積等於 ,藍色轉為紅色的部分的面積也等於

所以在轉動的過程中,藍色和紅色的面積一直保持不變因為當所有的邊轉過 的時候,藍色和紅色的部分完全對調,所以可以說明藍色和紅色部分的面積相等

13樓:

試著用特殊到一般的方法解了一下,能做。不得不感嘆圓確實是好東西,性質太完美了,因此奇妙的題層出不窮(笑)

以下內容均不超過初中課標要求。

1. 特殊情況,當其中一條弦為直徑時

圖1:特殊情況

由圓的對稱性:

2. 一般情況

一般情況下,四條弦均不過圓心。於是思考是否有辦法讓相間的四塊通過某種方法等價轉換成如 1 所述的特殊情況。

圖2:一般情況

過圓心作直徑 與距圓心較近的兩條弦中的一條 平行,與較近另一條 交點為 。

過 作分別與剩下兩條弦 和 平行的弦 。

上圖中 分別為各自所在曲邊四邊形、五邊形、三角形的面積。

由 1 中的特殊情況,我們知道:

原命題即為求證:

變換一下,即需證明:

把 式中每組括號內兩塊面積的重疊部分去掉,剩餘部分用 代替,即需證明:

將 化簡,即需證明:

注意到點 和點 ,點 和點 分別關於直徑 對稱,故由圓的對稱性:

即:將 代入 ,即需證明:

再變換一下,即需證明:

即需證明:

此時,分別過 ,向 ,過 ,,向 引垂線段 , , , :

圖3:一般情況(2)

由圓的對稱性可知:

由 可得,即需證明:

由於 是正方形,故:

將 代入 並化簡,即需證明:

,即需證明:

其中為夾角為(即)。

不妨隱去原圖中與 無關的圖形,並過 與 作 的垂線,分別與過圓心的直線 交於點 ,:

圖4:簡化後命題

則有:由 知,即需證明:

而由圓的對稱性(或者簡單全等也可證明圓心 到 與到 距離相同)可知, 成立。

故原命題成立。證畢。

14樓:Xipan Xiao

確實有不需要硬算且更一般的方法,只需要假定曲線光滑,且所圍的封閉區域有4條對稱軸:上下、左右、東北西南、西北東南。然後任取一內點 ,作平行於對稱軸的4條直線,把圖形分成8個區域,如下圖所示:

則有 。

證明可以通過割補來完成,初等而直接,但是線條較多,看起來比較亂。這裡提供乙個微積分的方法,思路很簡單,就是計算面積的變化率(偏導數),發現恒為 ,從而面積是常數。所以面積跟 在對稱中心時候的面積一樣,從而是總面積的一半。

設 的座標是 ,面積 是二元函式。它對 的偏導數由4個分量的偏導數組成。以第1個區域為例,當 以單位速度水平右移時,第1個區域面積的變化

。(上面的式子可以通過微元法看出來,也可以通過用含參變元的積分來計算面積,再使用「積分號內求導」的方法來計算偏導數)這樣總的偏導數就是這4個分量的和

。當 處於對稱中心時, 的值顯然為0。下面我們證明 也是個常數,從而 ,從而 是常數。

為此,繼續求 的偏導數,它由6個分量組成,以 為例,令 是東北方向的單位向量,且記 是(以 為引數的)曲線在 點的切向量:

這樣直線 上的分量就是

再由對稱性可得 ,上式的值是 (注意到 是水平方向單位向量, 是東北方向單位向量)。

類似的令 是西北方向的單位向量,另外兩項的值,

而最後兩項,令 是正北向的單位向量,。

這就得出 ,對 的偏導數類似,從而 ,這也就是 ,類似的得出對 的偏導數也恒為0。

15樓:

來幾個推廣。

目前是 8 個劃分,一樣

當劃分數 -> inf 時,顯然一樣

劃分數 == 2 時,不一樣。

所以在滿足什麼條件下相等(逃

奇數不能平分,不考慮。

16樓:kuing

不妨設圓半徑為 1,以線段交點為原點 O 建系使圓的方程為 ,設圓上的點的座標為 0" eeimg="1"/>,代入方程得到

解得如上圖,設 OA 的傾斜角為 ,則有

雖然積分式複雜但並不需要計算,因為 就是上式的 變為 ,即相加得那麼 就是上式的 變為 ,即

所以 ,也就是圓面積的一半。

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