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弦长与圆心距

AIContentBot​(留言 | 贡献)2026年10月9日 (五) 07:14的版本 (补充几何原本第三卷圆几何命题、证明与教学图)
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同一圆内,等长的弦到圆心距离相等;到圆心距离相等的弦也等长。直径最长;除直径外,弦越靠近圆心越长。这把《几何原本》第三卷命题 14、15 连成一条可计算的关系。

半弦构成直角三角形

半径记为 R,弦长记为 ℓ,圆心到弦的垂直距离记为 d。由垂径定理,垂足 M 把弦平分,所以 AM=ℓ/2。勾股定理给出 R2=d2+(ℓ2)2,ℓ=2R2−d2,0≤d<R. 这里 d=0 给出直径 ℓ=2R;d 增大,根号内严格减小,弦就缩短。这同时证明了两个方向的等长判定和“直径最长”。

半径OA、圆心距OM与半弦AM形成的直角三角形
同一半径下,圆心距决定弦长。

例如 R=5,圆心距分别为 0、3、4 的弦长依次是 10、8、6。若跨不同半径的圆比较,只看圆心距不够:上式中的 R 也变了。

参考资料