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Geben Sie untere und obere Schranke für π mit Hilfe eines regelmäßigen 8-Ecks  an (mit Beweis)

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Bild Mathematik

Wenn das rote die (verunglückte) Kreislinie ist und x die Seite des einbeschriebenen

8-ecks, dann ist 8*x < Kreisumfang < 8y bzw

8*x <  2*r*pi  < 8yalso

4x  / r  < pi <    4y / r        #

Also muss man x und y ausrechnen.

x ist die Basis in einem gleichschenkligen Dreieck mit Schenkel = r .

Da findest du bei Wikipedia

https://de.wikipedia.org/wiki/Achteck

(Kannst du aber auch leicht beweisen durch Teil eines dem Kreis einbeschriebenen

Quadrates.)

die Formel a = 2*ri *(√2 - 1)   und hier ist ja a=x und ri = r also

x = 2*r *(√2 - 1)   und damit für   #    4x / r =  8 *(√2 - 1)  ungefähr 3,31

Das wäre die untere Schranke für pi.

Außerdem gilt für  die Höhe im schwarzen Dreieck h1^2  + (x/2 ^2 )= r^2

gibt für h1 = wurzel( 2*(√2 - 1)  ) * r

Für y zeichne am besten mal die Höhe im grünen Dreieck ein und kannst dann

Strahlensatz anwenden h1 / r = (x/2) / (y/2)  =   x / y   also

                wurzel( 2*(√2 - 1)  ) * r   /   r     =    x / y  

also           y =  x /      wurzel( 2*(√2 - 1)  ) = 2*r *(√2 - 1)   /    wurzel( 2*(√2 - 1)  )

gibt mit etwas Rechnerei  y = r * wurzel( 2*(√2 - 1)  also 4y / r ungefähr 3,64

als obere Schranke für pi.

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