範例 15:兩圓相交決定的弧長  
 

平面上大小兩個圓相交於A、B兩點,則對A、B在兩個圓上所決定的弧來說,小圓上弧的弧長大於大圓上弧的弧長。為什麼呢?

 
  《 解答 》  
 

考慮一個更一般的問題,對一固定長 任何半徑 的圓皆可在圓內找到長為 , 此弦所對應的弧之弧長 的遞減函數()。若知此一結果,則原題目便可得證。

現在證明 的遞減函數,

,所以時為遞增。

為遞減函數,

有了這個性質,我們可以再看另一個問題,球面上有A、B兩點,若從A點出發,在球面上沿一圓弧走到 B,要走那條圓弧才能使所走路徑最短呢?

對這些圓弧來說,所對應的弦皆為,若弧長要越短,則半徑要越長,而球上半徑最長的圓為截平面通過球心的圓,所以 A 到 B 最短的圓弧為球心、A、B三點所在平面在球上所截出來的弧,此弧稱為由A到B的測地線(geodesic)事實上,測地線不只是在所有圓弧中長度最短,在球面上所有 A 到 B 的曲線中,測地線仍是長度最短的,因此,測地線可看成是球面上的直線。

 
 
 
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