答案|正方形里的圆
在这张图中,一个红色圆内切于一个蓝色正方形,使得正方形四个顶角处形成空隙。其中两个空隙各嵌入一个更小的圆,每个小圆恰好与红色圆以及蓝色正方形顶角的两边相切。
这反过来又在两个正方形顶角处留下新的空隙,接着再用更小的圆填充,如此循环往复,直至小圆趋于无穷小。
问题是,整个图形内接于一个边长为1的灰色正方形中,那么所有这些圆的周长总和是多少?
答案:
众所周知,圆的周长等于其直径与圆周率π的乘积。因此,直径依次为d₁、d₂、d₃……的若干个圆的总周长是:πd₁+πd₂+πd₃+……=π(d₁+d₂+d₃+……)。
这意味着,只要计算出所有圆的直径之和,再乘以π即可得到答案。而且由于对称性,这些圆的总周长不随小圆位置的变化而变化。
这是因为随着这些圆无限缩小,越来越趋近于正方形顶角,所有圆的直径之和将等于蓝色正方形对角线(图中所示虚线)的长度,而这正是外接灰色正方形的边长,即1。这样一来,所有圆的周长总和就等于π与1的乘积,也就是π。
你答对了吗?