相信很多人在小學6年級左右都會學到關於圓錐的知識,一般會先學圓柱在學圓錐,而我作為一個安分守己小學生,最近也學到了相關的內容,在課本中,圓柱的體積公式是pi*r^2*h,(pi就是圓周率,讀pài,后面也這樣表示)而圓錐的面積公式是(1/3)pi*r^2*h,很顯然圓錐在同底等高的情況下會是圓柱的1/3,那為什么說==1/3呢?書上給的解釋是用圓柱型容器和圓錐型容器分別裝沙,發現圓錐型容器只裝了圓柱形的1/3,所以就斷言圓錐是圓柱的1/3,這種方法也不說是不可行,但是十分不嚴謹,因為多多少少做會有一些誤差,所以比較靠譜的還是憑自己算啊,這次我就不說關於計算機算法的內容了,今天我就來證明為什么是1/3如圖,我展示了兩個放在笛卡爾坐標系上的立體圖形(不是正確做法,僅供理解),分別是一個圓柱和一個圓錐,畫的不好湊合一下吧,按照數學書上本有的概念,我們可以把上圖轉化成平面圖形繞x軸旋轉一周
先不管圓柱的,因為今天主要是關於圓錐,也就是靠右邊的圖
接下來我們把上圖要把圓錐分成∞份,讓每一份變成無限接近於圓形的圓柱,也就是我們將它轉化成了一個定積分,列式為最左邊的那個符號有誰知道怎么打出來嗎?
f(x)代指的是那一份圓的面積,dx是每一份的高,相乘構成了圓柱(極薄極薄的)
我們先要求出他的斜率(slope),也就是進行求導,求斜率有個標准公式就是(y1-y2)/(x1-x2) 其中(x1,y1)和(x2,y2)分別是線性函數所經過的兩個點,見下圖
過程如右圖結果是-(r/h)
也就是說y=-(r/h)*x,上面提到過的f(x)是圓的面積,而每一份圓的半徑是y,所以每份圓的面積就是pi*y^2==pi*(-r/n*x)^2
代入得一個負數的平方==它絕對值的平方,所以(-r/n*x)^2==(r/n*x)^2,再根據關於定積分的性質,可以把它提到前面去
表達式里面變成了x^2*dx,定積分中遇到這種情況,可以直接將其范圍的3次方去除以3。原式=(x^3/3)*(r^2/h^2)*pi,約分即得:(1/3)*r^2*h,即現在通用的圓錐體積公式。
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