設平面上的一個凸的正多邊形,周長為C,有n個邊。
容易想象,若我們把這個多邊形的n個頂點,和這個多邊形的中心,連線起來,
我們就得到了n個等腰三角形。
多邊形的面積,就是n個這些等腰三角形面積之和。
這些等腰三角形,頂角角度是360°/n,底邊長度為C/n。
用字母 θ 表示頂角角度 360°/n。
運用三角函式知識,求得,等腰三角形面積=底×高÷2=(C/n)× (C/2n)÷sin(θ/2) ÷2 =C²/4n²÷sin(θ/2)=C²/4n²÷sin(180°/n)。
正多邊形面積,就是C²/4n÷sin(180°/n)了。
可見,4n×sin(180°/n)越小,那麼相同周長的時候,正多邊形面積越大。
我們設180°/n為x,且由於n是大於等於3的整數,所以x大於零且小於60°,也就是0<x<π/3。所以4n×sin(180°/n) = 4π×sinx÷x,因為180°=π(這一步是叫換元,來簡便計算)
問題簡化為sinx÷x越小,相同周長的時,正多邊形面積越大。
由高等數學知識,知道x無限接近於零,同時仍是正數時,sinx÷x最小(其實這時sinx÷x無限接近於1),正多邊形面積越大。
所以,n趨向於無窮大的時候,4n×sin(180°/n)就越小,正多邊形面積C²/4n÷sin(180°/n)就越大。
所以,相同周長時,邊數n越多,正n邊形面積越大。
周長相等的兩個正多邊形,若正多邊形的邊數相同,則面積也相等。否則面積不相等。