恆寬曲線(Curve of Constant Width)

恆寬曲線(Curve of Constant Width)
台北市立大直高級中學數學科高子婷老師/國立台灣大學數學系翁秉仁教授責任編輯

摘要:本篇文章從「恆寬曲線」談起,最後回到圓的定義,藉由恆寬與圓的差別體會圓的精妙。

何謂恆寬曲線

工程上稱某種曲線為「恆寬(constant width)曲線」:平面上一凸形封閉曲線,不論如何轉動,其寬度永遠不變,則稱之。所謂「寬度」是指平行線夾住某封閉曲線時,平行線間的距離即是。簡單說來,若以恆寬曲線作為輪子,並在其上放置板子,則乘客於上頭並不會顛簸;反之,若其非恆寬曲線,則當輪子轉動時板子間的寬度就改變了,乘客想必非常暈眩;舉例來說若用梯形當輪子,因為一轉動板子間的寬度就變了,所以梯形不是恆寬曲線。

圓的度量與π的故事

圓的度量與 $$\pi$$ 的故事 (Circle measurement and the story of $$\pi$$)
國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授/國立臺灣師範大學數學系洪萬生教授責任編輯

本文主要介紹圓周率的發展史,前半部尤其側重它的精密逼近圓之度量的關連。

$$\pi$$ 有一段長遠且多樣的歷史。這個符號一開始並不用來表示數目,它只是一個希臘字母,對應英文字母中的 $$p$$。不過,現在它所代表的這個數目,在古希臘時期即已廣為人知。

在很久以前,古希臘甚至更早的人們早就知道圓有一個特別的、有用的性質:任一圓的圓周除以它的直徑,總是得到一個相同的數目。如果我們同意把這個數目稱為 $$\pi$$,那麼,這個事實就可轉換成一個熟悉的公式:$$C=\pi d$$(其中 $$C$$ 為圓周,而 $$d$$ 為直徑)。換句話說,任何一個圓的圓周與直徑之比都是相同的。另一方面,古時候的學者們也早已知道:圓的面積總是等於這個常數乘上以半徑為邊的正方形面積,也就是圓面積 $$A=\pi r^2$$(其中 $$r$$ 是半徑)。