Ziemia, na której żyjemy, może przypominać nam koło, choć nie do końca idealne, a jego obszar, na którym znajduje się populacja ludzka, w tym przypadku można utożsamić ze sferą. Dlatego geometria kół i sfer ma szerokie zastosowanie w każdej dziedzinie nauki, poczynając od przykładu - w geografii, geologii i geodezji. Kuliste kształty rzeczywiście można znaleźć w różnych miejscach natury, a ze względu na ludzką ciekawość istnieje potrzeba ich opisu.
Kołowa linia jest zbiorem punktów na płaszczyźnie, z tą właściwością, że wszystkie punkty tej linii znajdują się w równej odległości r od stałego punktu tej płaszczyzny zwanego środkiem linii kołowej. Każda linia łącząca środek z jakimś punktem linii kołowej jest nazywana promieniem, a liczba r jest długością promienia tej linii kołowej. W literaturze prawdopodobnie najczęściej używa się terminu koło. Okrąg jest szczególnym przypadkiem elipsy. Elipsa może być zdefiniowana jako figura geometryczna punktów w płaszczyźnie ze stałą sumą odległości między dwoma stałymi punktami. W przypadku koła te dwa punkty (środek i ostrość) są takie same. Wiadomo, że każde koło ma unikalny zestaw trzech punktów, które nie leżą w tym samym kierunku. Punkty te definiują krawędzie trójkąta, a środek opisanego okręgu tego trójkąta znajduje się w przekroju linii bisekcji. Odległość od środka do dowolnego z trzech podanych punktów jest promieniem koła. Innym sposobem ustalenia okręgu za pomocą trzech punktów jest zapisanie ogólnego równania formy koła, w postaci kanonicznej (standardowej) lub nachylenia punktu, w celu uwzględnienia współrzędnych podanych punktów i rozwiązania układu. Pole danego okręgu o promieniu r jest równe πr2).
Przestrzeń może być postrzegana jako zbiór punktów zwanych elementami przestrzeni. Piłka jest geometrycznym ciałem będącym podzbiorem przestrzeni. Jest to zbiór punktów płaszczyzny, które znajdują się w pewnej odległości (długości) od stałego punktu O. Punkt O jest środkiem kuli, a długość łącząca środek z najdalszym punktem kuli nazywa się promień. Średnica to linia, która łączy dwa najbardziej odległe punkty krawędziowe (najdłuższa prosta) kuli i przechodzi przez jej środek. Okrąg utworzony przez przecięcie kuli i płaszczyzny przechodzącej przez środek kuli nazywany jest wielkim okręgiem kuli. Wszystkie pozostałe koła utworzone przez przecięcie płaszczyzny i kuli nazywane są małymi kółkami kuli. Przez każdy zestaw trzech punktów kuli należy do niego tylko jedno koło.
Okrąg jest zamkniętą zakrzywioną linią. Każdy punkt na tej zakrzywionej linii znajduje się w tej samej odległości od punktu centralnego (środka) okręgu. Miejsce punktu o stałej długości od innego punktu jest znane jako okrąg. Punkt stały jest środkiem okręgu, a długość między tymi dwoma punktami jest jego promieniem. Podobnie, kula jest również scharakteryzowana jako miejsce punktu, który znajduje się w stałej odległości od stałego punktu - jednak w przestrzeni trójwymiarowej. Mówiąc najprościej - okrąg to okrągły obiekt w płaszczyźnie, podczas gdy kula to okrągły obiekt w przestrzeni.
Okrąg, jako postać dwuwymiarowa, ma tylko pole - πr2). Kula natomiast jako trójwymiarowa postać (obiekt) ma powierzchnię - 4πr2) i objętość - 4 / 3πr3).
Oczywiście, koło i kula są postaciami, które można powszechnie znaleźć wokół nas. Chociaż rzeczywisty przykład koła nie istnieje, ponieważ w rzeczywistości nie ma obiektu o zerowej szerokości - niektóre obiekty można opisać - takie jak koła, płyty CD, monety. Przykłady kuli są być może łatwiejsze do znalezienia - piłki tenisowe, planety, pomarańcze, globusy itp.
okrąg | Kula |
okrągły obiekt w płaszczyźnie | okrągły obiekt w przestrzeni |
dwuwymiarowy (rysunek) | trójwymiarowy (obiekt) |
można obliczyć tylko powierzchnię | obliczenia obejmują zarówno powierzchnię, jak i objętość |