Koch 曲线的周长与面积.doc

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1、 Koch 曲线的周长与面积设原三角形P1的边长为a1 ,边数为 b1 ,周长为L1 ,面积为S1。依次所得的“雪花曲线”(Pn)的边长为an ,边数为bn ,周长为 Ln,面积为 Sn。观察n1、2、3时,an、 bn、 Ln 、Sn的表达式及其相互关系,构造次数Pn边长为a边数为 b周长为L面积为Sn=1a1b1L1=3a1S1=a12n=2b2=4b1L2=L1S2=a12+3a12n=3B3=4b2L3=()2L2S3=a12+3a12+2a12下面分步研究: an与 an-1的边长之间的关系: 由 , , 得, 。Pn 与Pn-1的边数之间的关系:因为每操作一次,原来一条边变为4条边

2、,所以 ,从而 。Pn 与Pn-1 的周长之间的关系:由 , , 得, 。Pn与Pn-1的面积之间的关系:P 是在P1 的每条边上再生成一个小三角形, 。同理,对象Pn 是在Pn-1的每条边上再生成一个小正三角形,于是对象Pn 的面积等于Pn -1 的面积加上bn 个新增小正三角形的面积,即 ,把 和 的表达式代入上式,得 ,即 , , ,用叠加相消法,得 。 Pn 和Pn-1 的之间的递推关系:P 的面积等于Pn-1的面积加上bn-1 个新增小正三角形的面积。分析数列an、bn、 Ln 、Sn 的性质数列an、 bn、 Ln 、Sn都是等比数列;数列bn、Ln 、Sn 都是递增数列;数列an是递减数列;由于bn、 Ln 的公比大于1,an 的公比小于1,随着n 趋近于,bn 、Ln 的值趋于,an的值趋于0;Sn的公比小于1,随着n趋于,Sn 的值趋于 (且 ,即雪花曲线面积大于原正三角形面积,而小于P2 的六个顶点连成的正六边形面积。)。 面的分析结果,得到雪花曲线的特性:雪花曲线是一条边数有无穷多,到处是尖端,不光滑的、连续的封闭的折线;雪花曲线的周长为无穷大,而它所围成的面积是有限的;

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