Круг

Круг — часть плоскости, которая лежит внутри окружности. Другими словами, это геометрическое место точек плоскости, расстояние от которых до заданной точки, называемой центром круга, не превышает заданного неотрицательного числа R . {displaystyle R.} Число R {displaystyle R} называется радиусом этого круга. Если радиус равен нулю, то круг вырождается в точку. Круг, имеющий толщину (незначительную по сравнению с радиусом), нередко называют диском.

Границей круга по определению является окружность. Открытый круг (внутренность круга) получится, если потребовать строгое неравенство: расстояние до центра < R {displaystyle <R} . При нестрогом ( ⩽ {displaystyle leqslant } ) неравенстве получается определение замкнутого круга, который содержит и точки граничной окружности.

Связанные определения

• Радиус — отрезок, соединяющий центр круга с его границей.
• Диаметр — отрезок, соединяющий две точки границы круга и содержащий его центр.
• Сектор — пересечение круга и некоторого его центрального угла, то есть часть круга, ограниченная дугой и двумя радиусами, соединяющими концы дуги с центром круга.
• Сегмент — часть круга, ограниченная дугой и стягивающей её хордой.
• Хорда — отрезок, соединяющий любые две точки окружности.

Эти и другие элементы круга, а также соотношения между ними описаны в статье Окружность.

Свойства

• При вращении плоскости относительно центра круг переходит сам в себя.
• Круг является выпуклой фигурой.
• Площадь круга радиуса R {displaystyle R} вычисляется по формуле: S = π R 2 {displaystyle S=pi R^{2}} , где π {displaystyle pi } ≈ 3.14159….
• Площадь сектора равна S = α R 2 2 {displaystyle S={frac {alpha R^{2}}{2}}} , где α — угловая величина дуги в радианах, R {displaystyle R} — радиус.
• Периметр круга (длина граничной окружности): L = 2 π R {displaystyle L=2pi R} .
• (Изопериметрическое неравенство) Круг является фигурой, имеющей наибольшую площадь при заданном периметре. Или, что то же самое, обладающей наименьшим периметром при заданной площади.

История

История исследования свойств круга и окружности, а также применение этих свойств в человеческой практике уходит в глубокую древность; особенную важность придало этой теме изобретение колеса. Ещё в древности было открыто, что отношение длины окружности к её диаметру (число π) одно и то же для всех окружностей.

Исторически важной темой многовековых исследований было уточнение этого отношения, а также попытки решить проблему «квадратуры круга». В дальнейшем развитие исследований привело к созданию тригонометрии, теории колебаний и многих других практически важных разделов науки и техники.

Обобщения

Понятие круга является одним из универсальных математических понятий, дословно обобщаемым на случай произвольных метрических пространств. В отличие от случая евклидовых пространств, при произвольных метриках они могут быть весьма причудливо устроены — в частности, в случае дискретной метрики можно построить пример, когда открытый круг с данным радиусом совпадает с замкнутым. Однако некоторые свойства всё же сохраняются: выпуклость и наличие центральной симметрии.

Например, если в качестве метрики взять так называемую «городскую» метрику, то есть ρ ( ( x 1 , y 1 ) ; ( x 2 , y 2 ) ) = | x 1 − x 2 | + | y 1 − y 2 | {displaystyle ho ((x_{1},y_{1});(x_{2},y_{2}))=|x_{1}-x_{2}|+|y_{1}-y_{2}|} , то единичным кругом с центром в нуле, как легко увидеть, будет квадрат с вершинами ( 1 , 0 ) , ( 0 , 1 ) , ( − 1 , 0 ) , ( 0 , − 1 ) {displaystyle (1,0),(0,1),(-1,0),(0,-1)} .