Обиколка (геометрија)

Обиколка е растојанието околу една затворена кружница. Обиколката е вид периметар.

Кружница

Обиколката на кружница се пресметува со нејзиниот дијаметар по формулата:

$c = \pi d$

Или, заменуваќи го дијаметарот со радиус:

$c = 2\pi r$

Каде r е радиусот, d дијаметарот на кружницата, а π (грчка буква пи) е константа 3.141 592 653 589 793...

Елипса

Обиколката на елипса е посложена, бидејќи за точно решение мораме прво да ја најдеме целосната елиптична интеграла од втор вид. Ова се прави или по пат на нумеричка интеграција (најдобриот вид е Гаусовата квадратура) или со една од многуте експандри на биномните редови.

Каде $a,b$ се големата и малата полуоска на елипсата, а $o\!\varepsilon\,\!$ е нејзината аголната ексцентричност,

$o\!\varepsilon=\arccos\!\left(\frac{b}{a}\right)=2\arctan\!\left(\!\sqrt{\frac{a-b}{a+b}}\,\right);\,\!$

$\operatorname{E2}\left[0,90^\circ\right]= \mbox{Integral}'s\mbox{ divided difference};$

  $Pr=a\times\operatorname{E2}\left[0,90^\circ\right] \quad(\mbox{perimetric radius});\,\!$

$c=2\pi\times Pr.\,\!$

Постојат многу различни апроксимации за $\operatorname{E2}\left[0,90^\circ\right]$, со различни нивоа на софистицираност и точност.

При споредување на разни апроксимации, се користи експандерот на редови со основа $\tan\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^2\,\!$ за наоѓање на фактичката вредност:

$\operatorname{E2}\left[0,90^\circ\right]$	$=\cos\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^2 \frac{1}{UT}\sum_{TN=1}^{UT=\infty} {.5\choose TN}^2 \tan\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^{4TN},\,\!$
	$\quad = \cos\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^2\left[ 1+\frac{1}{4}\tan\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^4 +\frac{1}{64}\tan\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^8 +\frac{1}{256}\tan\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^{12}+... \right];\,\!$

Мјуар-1883

Веројатно најточна во однос на нејзината едноставност е апроксимацијата на Томас Мјуар:

$Pr \approx \left[\frac{a^{1.5}+b^{1.5}}{2}\right]^\frac{1}{1.5} =a\left[\frac{1+\cos\!\left(o\!\varepsilon\right)^{1.5}}{2}\right]^\frac{1}{1.5},\,\!$

$\approx a\times \cos\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^2\left[1+\frac{1}{4}\tan\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^4\right];\,\!$

Рамануџан-1914 (#1,#2)

Сриниваса Рамануџан дал две различни апроксимации, двете од 2007

  $1.\ Pr \approx \pi \left[3(a+b) - \sqrt{(3a+b)(a+3b)}\right];\,\!$

$=\pi a\left[6\cos\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^2 \sqrt{(3+\cos\!\left(o\!\varepsilon\right))(1+3\cos\!\left(o\!\varepsilon\right))}\right];\,\!$

  $2.\ Pr \approx\frac{1}{2}\left[a+b\right]\left[1+\frac{3\left[\frac{a-b}{a+b}\right]^2}{10+\sqrt{4-3\left[\frac{a-b}{a+b}\right]^2}}\right];\,\!$

    $=a\times \cos\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^2\left[1+\frac{3\tan\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^4} {10+\sqrt{4-3\tan\!\left(\frac{o\!\varepsilon}{2}\right)^4}}\right];\,\!$

Втората равенка е далеку подобра од првата, и веројатно најточната апроксимација што постои.

Ако зададеме a = 10000 и b = a×cos{oε}, можеме да дојдеме до, и споредиме, резултати со различни елиптичности:

b	Pr	Рамануџан-#2	Рамануџан-#1	Мјуар
9975	9987.50391 11393	9987.50391 11393	9987.50391 11393	9987.50391 11389
9966	9983.00723 73047	9983.00723 73047	9983.00723 73047	9983.00723 73034
9950	9975.01566 41666	9975.01566 41666	9975.01566 41666	9975.01566 41604
9900	9950.06281 41695	9950.06281 41695	9950.06281 41695	9950.06281 40704
9000	9506.58008 71725	9506.58008 71725	9506.58008 67774	9506.57894 84209
8000	9027.79927 77219	9027.79927 77219	9027.79924 43886	9027.77786 62561
7500	8794.70009 24247	8794.70009 24240	8794.69994 52888	8794.64324 65132
6667	8417.02535 37669	8417.02535 37460	8417.02428 62059	8416.81780 56370
5000	7709.82212 59502	7709.82212 24348	7709.80054 22510	7708.38853 77837
3333	7090.18347 61693	7090.18324 21686	7089.94281 35586	7083.80287 96714
2500	6826.49114 72168	6826.48944 11189	6825.75998 22882	6814.20222 31205
1000	6468.01579 36089	6467.94103 84016	6462.57005 00576	6431.72229 28418
100	6367.94576 97209	6366.42397 74408	6346.16560 81001	6303.80428 66621
10	6366.22253 29150	6363.81341 42880	6340.31989 06242	6299.73805 61141
1	6366.19804 50617	6363.65301 06191	6339.80266 34498	6299.60944 92105
iota	6366.19772 36758	6363.63636 36364	6339.74596 21556	6299.60524 94744

Видете исто така

• Периметар

Надворешни врски

• Обиколка на елипса (англиски)
• Обиколка на кружница со интеракција и анимација (англиски)