周長是任何平面(且不僅僅是)圖形的特徵。 其邊界可以用周長或邊長之和來表徵。 此特性也適用於許多體積人物。
定義和一般特徵
在幾何學中,周長由大寫拉丁字母“P”表示 - 源自拉丁語單詞“perimeter”,而“perimeter”又源自古希臘語 περίμετρον(圓)。 這一特徵甚至在我們這個時代之前就已被使用,並允許確定陸地和其他平坦表面的邊界。
所有包含角度的形狀(以三角形開始並以復雜的多面體結束)都可以表示為線,這些線由按字母順序排列的大寫拉丁字母表示:a、b、c、d 等。 因此,三角形的邊總和將始終表示為 a + b + c,梯形的邊總和始終表示為 a + b + c + d。
平面多邊形的邊也可以表示為兩點之間的線段,用大寫拉丁字母表示:AB、BC、CD 等。 無論使用何種表示法,周長始終等於邊長之和,並且採用相同的單位。
歷史背景
古代就出現了計算周長的需要——當時需要劃定地塊。 隨後,這一特性被應用到建築和施工中:在打地基和計算所需建築材料的數量時。
眾所周知,古埃及圓的周長是在公元前 15 至 14 世紀計算出來的。 為此,使用了一個常數,今天稱為數字“pi”(π),等於 3.14...儘管它的現代名稱和指定要晚得多 - 1706 年。
古埃及人知道 π 的小數點後 10 位:3.1415926535...,而現代科學知道 100 萬億位數字。 然而,即使是兩個符號(3.14)也足以以足夠高的精度計算周長。 而圓的長度,實際上也就是它的周長,分別為:P = 2πr,或 P = πd。 這些公式雖然具有不同的表示法,但在 3500 多年前就為古埃及人所知。
很久以後,在公元前 6-5 世紀,古希臘科學家畢達哥拉斯間接使用三角學來求周長。
由於知道三角形的所有邊是求周長的先決條件,因此可以使用已知的角度求出其未知邊。 為此,畢達哥拉斯使用了正弦(相對邊與斜邊的比率)和余弦(相鄰邊與斜邊的比率)。 這樣計算出所需邊長後,可以將其帶入表達式 P = a + b + c 並找出三角形的周長。
在公元前 3-2 世紀,同樣著名的古希臘科學家阿基米德找到了一種通過近似確定周長的方法:使用圍繞圓描述的正多邊形。
與面積的相關性
對幾何圖形周長的研究是在計算其面積的同時進行的。 儘管人們普遍認為面積越大,周長也越大,但這些特徵沒有任何關聯。 例如,如果我們取一個寬度為 0.001 任意單位、長度為 1000 單位的矩形,則其周長將為 2000,對於寬度為 0.5、長度為 2 的矩形,其周長將等於 5。在這種情況下,兩個矩形的面積將等於一。
多結構數字的情況看起來更加清晰。 在它們中觀察到相反的模式:周長越大,面積越小,反之亦然。 到了公元5世紀,這成為農民播種面積分配不均的原因。 他們不知道這種模式,而是沿著周長而不是面積來劃分地塊,儘管收穫的農作物的數量總是與面積成正比,而不是與周長成正比。 柏拉圖學院院長、古代哲學家普羅克盧斯·迪亞多克 (Proclus Diadoch) 對此有過論述。
稍後,在公元 6 世紀,印度引入了半周長的定義,該值現在在公式中用大寫字母“p”表示。 它用於計算許多幾何形狀的面積,並且可以大大簡化它們的書寫。 顧名思義,要計算半周長,您需要將圖形所有邊的長度相加,然後將結果除以二。
尚不清楚歷史上第一次是誰以及何時開始將這種特徵用作周界以用於實際目的。 它在古埃及就已經存在,但事實上是埃及人發明並投入流通的。 在隨後的文明史中,它被廣泛應用於幾何公式中,如今它與面積和體積一起成為基本特徵之一。