积分求两个圆相交的面积(积分求两 🐛 个圆相交的面积怎么求)



1、积 🐬 分求两个圆相交 🌿 的面积

💐 分求 🌹 两圆相交面积

当两个圆相交时,它们的相交区域称为共 🌴 用域为。了,计。算共用 🦟 域的面积可以使用积分

令圆1的方程为圆的方程为 (x - h)^2 + (y - k)^2 = r1^2,其2中为圆的圆 (x - l)^2 + (y - m)^2 = r2^2,心 (h,k) 坐1标为圆的圆心坐标,(l,m) 和2分,r1 别 💐 为圆和圆的 r2 半1径2。

要使用积分求共用 🌳 域的面积,需要先求 🐝 出圆1和圆2相交的交点坐标。设交 🌺 点为 (x0, y0),则有:

(x0 - h)^2 + (y0 - k)^2 = r1^2

(x0 - l)^2 + (y0 - m)^2 = r2^2

解这两个方程组可以得 🌹 到交点坐标 (x0, y0)。

接下来,计算从交点 (x0, y0) 到圆圆1周上另一个交点的 x 坐,标范围即 [a, b]。类,似 (x0, y0) 地计算从到圆圆 🦍 周上另一个交 🐵 点的坐标范围2 x [c, d]。

使 🐱 🌴 🌸 分计算共用域的面积:

共用域 🌾 面积 = ∫[a,b] √(r1^2 - (x - h)^2) - √(r2^2 - (x - l)^2) dx

其中,[a, b] 和 [c, d] 分别为圆和圆1上2两个交点之间 🐶 的 x 坐标范围 🐒

这个积分的具 🕸 体求解需要根据交点坐标的 (x0, y0) 情况进行分类讨论。不同的交点位置对应 🦢 着不同的积分上限和下限,从。而得到不同的共用域面积公式

2、积分求 🐬 两个圆相交的面积 🐶 怎么求

在几 🐟 何学中,计算两个圆相交 🌳 面积的方法如下:

步骤 1:求圆心之间的距离 🌹

假设圆心分别是 O? 和 O?,半径分别是和圆心 r? 之 r?。间的 🐱 距离为:

```

d = √((x? - x?)2 + (y? - y?)2)

```

其中 (x?, y?) 和 (x?, y?) 分别 🌻 是和 O? 的 O? 坐标。

步骤 2:求相 🌻 交弦 🦟 🍁 的长度

令相 🐦 交弦长为 L。根据余弦定 🐘 理,有:

```

L2 = r?2 + r?2 - 2r?r?cosθ

```

其中 🌻 θ 是圆心 O? 和 O? 连线与相交弦长之间的夹角。

🐞 骤 3:求交角θ

🐕 通过向量的方法或三边定理求出 θ。

步骤 🌺 4:求扇形面积

圆心 O? 和 O? 所在 🐧 的扇形面积分别为:

```

S? = (1/2)r?2θ

S? = (1/2)r?2θ

```

步骤 5:求公共弦 💮 🦈 🐛 内圆片面积

圆片 🐛 🕷 积为:

```

S_c = (1/2)L2sinθ

```

🦟 骤 6:求相 💮 🐶 面积

🌾 🌷 圆相 🌼 交的面积为:

```

S_int = S? + S? - S_c

```

🪴 🦋

当圆外接时,公共 🦁 弦长为 🐝 0,因此 S_c 也为 0。

当圆内接 🦊 时,相交弦长为圆 🕷 的直径。

3、积分求两个 🦁 圆相交的面 🍁 积怎么算

积分 🍁 求相交圆面积

两个半径分别为 r1 和 r2、圆心距离为 d 的圆的相交面积可以 🌿 通过 🐞 积分 🦄 来计算。

将两个圆方程 🦆 转换成直角坐标系:

🐵 1:x^2 + y^2 = r1^2

🍁 2:x^2 + y^2 = r2^2

在 y=0 轴上的 🕸 🌹 影线段的长度为:

d1 = d - sqrt(r1^2 - r2^2)(如 🐒 💮 d ≥ r1 + r2)

d1 = sqrt(r1^2 - r2^2) - d(如 🌺 🦟 d ≤ r1 - r2)

d1 = 0(如 🐠 果 r1 = r2)

🐵 影线段的方程为 🐳 :y = √(r1^2 - (x + d1/2)^2)

相交部分的 🌴 🐠 🌴 为:

```

A = ∫_{-d1/2}^{d1/2} √(r1^2 - (x + d1/2)^2) dx

```

通过积分,可以得到相交面积的表达 🕷 式:

```

A = r1^2 (arcsin((d1/2)/r1) - (d1/2) sqrt(r1^2 - (d1/2)^2) / r1)

```

需要注意的是,当 🐧 d ≥ r1 + r2 时,相交面积为当时相交面积为 0,圆的面积 d ≤ r1 - r2 ,2。

4、定积分求两个圆形相 🦋 交的面积

定积分 🌵 🐈 🦟 相交圆形面积

在圆形相互重叠的情况下,定积分可以用于计算其相交面积。假设两个圆形由方程 x^2 + y^2 = r1^2 和 x^2 + y^2 = r2^2 表,示其中和分 🌷 r1 别 r2 为。它们的半径

为了使用定积分,我们首先将圆形交点投影到 x 轴,上得到投影线段的端点 x = a 和 x = b。然,后在区间上 [a, b] 考虑函数 f(x) = √(r1^2 - x^2) - √(r2^2 - x^2)。该 x 函数表示上圆和下 🌻 圆在处的交点 y 坐。标之差的绝 🐠 对值

相交圆形的面积可以表 🌿 示为这两个交点 y 坐标之差绝对值的 🐱 积分,即 🐦

🐬 🦈 = ∫[a, b] f(x) dx

通过求出该积分,我们可以得 🐠 到相交 🐒 🐴 形面积的精确值。

注意:如果圆形完全重叠或仅切线相交,则相交面积 🌵 可能为零或包含多个连通部分 🦄 。这,种。情况下需要进行 🐳 额外的分析才能确定确切的相交面积

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