欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

【趣味数学题】抛物面的体积

2021-11-07 12:38 作者:AoiSTZ23  | 我要投稿

郑涛(Tao Steven Zheng)著

【问题】

使用积分法来推得抛物面(paraboloid)的体积。然后求抛物面圆柱(cylinder)的体积比例。

【题解】

抛物面底面的半径为 r、高为 h。考虑半个横姿的抛物线(parabola),此抛物线在 x-轴上的区间为%5B0%2Ch%5D (这里 %5B0%2Ch%5D 是指 0%20%5Cle%20x%20%5Cle%20h)。

r(x)%3Da%5Csqrt%7Bx%7D%20

x%20%3D%200r(0)%20%3D%20a%5Csqrt%7B0%7D%20%3D%200%20;在 x%20%3D%20hr(h)%20%3D%20a%5Csqrt%7Bh%7D%20%3D%20r

所以,

a%20%3D%20%5Cfrac%7Br%7D%7B%5Csqrt%7Bh%7D%7D


%20r(x)%20%3D%20%5Cfrac%7Br%7D%7B%5Csqrt%7Bh%7D%7D%20%5Csqrt%7Bx%7D

这里x-轴就是旋转轴(axis of revolution),所以我们可以使用圆筒法(disk method)来计算体积。

V%20%3D%20%5Cpi%20%5Cint_a%5Eb%20%5Br(x)%5D%5E2%20dx

V%20%3D%20%5Cpi%20%5Cint_0%5Eh%20%5Cfrac%7Br%5E2%7D%7Bh%7D%20x%20dx

V%20%3D%20%5Cfrac%7B%5Cpi%20r%5E2%7D%7Bh%7D%20%5Cint_0%5Eh%20%20x%20dx

V%3D%5Cfrac%7B%5Cpi%20r%5E2%7D%7Bh%7D%5Cleft%5B%5Cfrac%7Bx%5E2%7D%7B2%7D%5CBiggr%7C_%7B0%7D%5E%7Bh%7D%20%5Cright%5D

V%20%3D%20%5Cfrac%7B%5Cpi%20r%5E2%20h%7D%7B2%7D%20

与圆柱的体积 %7BV%7D_%7B%E5%9C%86%E6%9F%B1%7D%20%3D%20%5Cpi%20r%5E2%20h 相比, 抛物面的体积是圆柱体积的一半。

%7BV%7D_%7B%E6%8A%9B%E7%89%A9%E9%9D%A2%7D%20%3A%20%7BV%7D_%7B%E5%9C%86%E6%9F%B1%7D%20%3D%201%3A2


【趣味数学题】抛物面的体积的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律