弓高
数学术语
弓高是指组成弓形的中点到组成弓形的弦的垂线段。(注意:弓高是指一条“垂线段”而不是这条垂线段的长)
定义
弓高是指组成弓形的中点到组成弓形的弦的垂线段。
性质
一、唯一性:弓形只有一条唯一确定的弓高。
证明:根据弓高的定义,因为弧有唯一确定的中点,且过直线外一点有且只有一条直线与已知直线垂直,故从弧的中点引弦的垂线段也是唯一确定的。
二、弓高是组成弓形的弧上所有点到弦的垂线段中最长的。
证明:设弓形AB,弧AB上一动点P,及弦∠APB为定值α,△ABP的面积为S,底边AB上的高为PH。
正弦定理得: ,又
∴ ,其中 α和AB长为定值,即 。
弦长定理(弦长积定理)得,当PA=PB时, 达到最大值,即当P为弧AB的中点时,PH达到最大值。
根据弓高的定义可知,此时PH即为弓高。故原命题得证。
三、弓高所在的直线经过弓形所在的圆的圆心。
证明:如图1,MH是弓形AB的弓高。连结MA,MB。
∵M是弧AB的中点,
∴弧AM=弧BM,
∴AM=BM,
∵MH⊥AB,
∴AH=BH,
垂径定理的逆定理可得:
直线MH经过弓形AB所在圆的圆心。
四、优弧弓的弓高大于弓形所在圆的半径,劣弧弓的弓高小于弓形所在圆的半径,半圆弓的弓高等于弓形所在圆的半径。
长度计算公式
【公式一】在弓形中,设弓形所在圆的半径为 ,组成弓形的弦长为 ,组成弓形的弦的弦心距为 ,
则有: ,且弓高 (当弓形为优弧弓时)或 (当弓形为劣弧弓时)。
当然,若弓形为半圆弓,直接可得
推导:同上述题设,如图2弓形中,设⊙O的半径为r,AB=a,MH=h。
延长MH,由弓高的性质三可得MH过圆心O,连结OA。
由垂径定理得 ,
由勾股定理得:
由弓高的性质四可以得到高 (当弓形为优弧弓时)或 (当弓形为劣弧弓时)。
【公式二】若已知弓形的弧所对圆心角为θ,则:
再根据情况运用公式计算即可。
(或已知弧所对圆周角也可直接用圆周角的余弦值和正切值计算)
应用
可用与实际问题当中。
一、在排水管中,已知排水管的规格,可以将排水管中的水拟作弓形,利用水深、水位线长(即弓形的弦长)等计算一些数据(如弓高、水流量、流速),以更好地进行运水输水排水等的管理。
二、有些桥梁或大门的形状为拱形,且为其中特殊的一种——弓形。此时可以根据弓形的性质和弓高的计算方法测量计算桥梁、大门等的一些数据。
参考资料
最新修订时间:2023-05-23 22:45
目录
概述
定义
性质
参考资料