当一条曲线的切线段长度是常数时,那么该曲线下的面积与原始曲线无关,它的面积仅等于切线所扫过的面积,这就是数学中的曳物线,大家可能比较陌生,但它的几何性质很有趣
如下就是一个很有趣的例子,当自行车的前轮划出一条曲线时,那么它的后轮会划出另一条曲线,如下图所示,前后轮曲线之间的面积就等于右图中的扇形面积,该扇形的半径等于两个车轮之间的距离,中心角等于从初始位置到最终位置的旋转角度
如下图(a)显示了一种更为普遍的情况,自行车的两个车轮形成了几个区域,红色线表示前轮,蓝色线表示后轮,我们用+和-来表示后轮已经超过了前轮,两个车轮轨迹之间的面积就是一个扇形,两个轮之间的距离就是切线段的长度,也就是扇形的半径
图b:后轮与前轮之间的距离即切线段在该区域进行了两次扫描,一次是逆时针方向(正方向),一次是顺时针方向(负方向),所以公共部分相互抵消,这样仅在正的区域得到正的面积,在负的的区域得到负的面积,旋转角度只取决于初始位置和最终位置,所以切线段给出了标记区域的面积之和,所有正的区域之和减去所有负的区域之和 ,也就两个扇形面积之差,图c形象的说明了这一点
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