球體表面積公式證明,球體表面積計算公式

2021-12-16 15:36:20 字數 5627 閱讀 1067

1樓:星辰

這是重積分的應用問題 首先知道這個定義:若和數∑δak(k=1 到n)存在極限,設極限是a ,則稱a是曲面s的面積,即a=∫∮√(1+fx′^2(x,y)+fy′^2(x,y))dσ 半經為r的球面積a,球心在原點的球面方程是x^2+y^2+z^2=r^2 第一卦限球面方程是z=√(r^2-x^2-y^2) zx'=-x/√(r^2-x^2-y^2) ;zy′=-y/√(r^2-x^2-y^2) ∴√(1+zx'^2+zy′^2)=r/√(r^2-x^2-y^2) a=8∫∫√(1+zx'^2+zy′^2)=8r∫∫dxdy/√(r^2-x^2-y^2) (設x=tsinθ y=tcosθ)=8r∫(定積分0到π/2)dθ∫(定積分0到r)t/√(r^2-t^2)d t =4πr∫(定積分0到r)t/√(r^2-t^2)d t=4πr(-√(r^2-t^2))⊥0到r=4πr^2 注;√(x)表示根號x.

2樓:沃驕

球體表面積公式證明如下:

把一個半徑為r的球的上半球橫向切成n(無窮大)份, 每份等高,並且把每份看成一個類似圓臺,其中半徑等於該類似圓臺頂面圓半徑,則從下到上第k個類似圓臺的側面積,√表示根號

s(k)=2πr(k)×h

其中r(k)=√[r²-(kh)²]

h=r²/

s(k)=2πhr(k)=(2πr²)/n則 s=s(1)+s(2)+……+s(n)= 2πr²

圓臺的面積乘以2就是整個球的表面積4πr²。

球體表面積是指球面所圍成的幾何體的面積,它包括球面和球面所圍成的空間。

s=4πr²

3樓:

用^表示平方

把一個半徑為r的球的上半球切成n份 每份等高並且把每份看成一個圓柱,其中半徑等於其底面圓半徑則從下到上第k個圓柱的側面積s(k)=2πr(k)*h其中h=r/n r(k)=根號[r^-(kh)^]s(k)=根號[r^-(kr/n)^]*2πr/n=2πr^*根號[1/n^-(k/n^)^]則 s(1)+s(2)+……+s(n) 當 n 取極限(無窮大)的時候就是半球表面積2πr^

乘以2就是整個球的表面積 4πr^

球體表面積計算公式

4樓:情感e解憂**

球體表面積公式,球體表面積是指球面所圍成的幾何體的面積,它包括球面和球面所圍成的空間,球體表面積的計算公式為s=4πr²=πd²,該公式可以利用求體積求導來計算表面積。

5樓:艾康生物

s半=(4πr^2)/2+πr^2

=3πr^2

球的表面積公式是怎樣推匯出來的

6樓:日久生情

看看能否用初等的數學解釋,也算是一個挑戰。閒話少說,且聽慢慢道來。

長方形、三角形、梯形面積

先從長方形面積開始。大家都知道長方形的面積是底 *高,直觀上不難理解:這就是數一數圖中有多少單位小正方形而已。

堆了 m 排小正方形,每排有 n 個,總數就是 m*n 個;每個小正方形的面積是1,所以總面積是 m*n。把整數 m,n 換成分數也一樣成立,無非是以更小的正方形做單位來數而已。

把兩個三角形或者兩個梯形一正一反拼起來,得到了長方形。由此得到三角形的面積是長方形的一半, 也就是(底*高)/2,而梯形的面積是 (上底 +下底)* 高/2。甚至可以說,三角形是梯形面積公式的特例,三角形是上底 =0的梯形,長方形則是上下底相同的梯形。

所以只需要一個梯形公式就夠了,它概括了全部三種情形。

大數學家高斯小時候算1+2+3+...+100=5050的故事,大家恐怕是耳熟能詳了。高斯使用的等差數列求和公式,總和= (首項+末項)* 項數/2,本質上和梯形面積公式是一回事:

首項、末項分別是上底和下底,項數是高。這個例子看出數學是廣泛聯絡的整體,求數列和、求面積體積、求積分,都是一個東西,只是符號不同罷了。

斜三角形面積和祖?原理

好學的孩子可能會馬上指出,上面的做法計算三角形和梯形的面積,只適用於直角三角形和直角梯形。為什麼對一般的「斜三角形、斜梯形」也成立?

簡單的解釋是斜三角形,一正一反會拼成等底等高的平行四邊形。而平行四邊形可以不斷切掉斜角補到另一側(有時可能要做多次),變成一個等底等高的長方形。所以平行四邊形的面積也是底 * 高,上面三角形和梯形公式仍然成立。

祖?原理不難理解:想象每個高度上,都被一個很細的小條覆蓋住,小條的長度是這個高度上的截線長度,厚度是個很小的d 。所有小條的面積加起來就是圖形的面積 —— 有些小誤差,但是當 d -> 0 時誤差就縮小到0,得到精確面積。

既然這兩個圖形在每個高度上的截線長度都相同,對應的小條的面積也相同,所以總面積自然也一樣。上述推理應用到三維空間也成立,只要把「截線長度」換成「截面面積」就好了。祖?原理告訴我們,平行四邊形面積和等底等高的長方形面積相等,因為每個高度的截線長度都相等。

同理,等底等高的三角形(或梯形)的面積也是相等的,因為根據相似性,它們也滿足祖?原理的條件。

現在說體積。我們熟知稜柱或圓柱體積 =底面積 * 高,而稜錐和圓錐的體積,是同底同高的稜柱或圓柱體體積的1/3 ,也就是 底面積 * 高/3。為什麼呢?

利用上面數方塊的辦法,知道長方體的體積 = 底面積 * 高。一個正方體,可以恰好切成三個全等的「直角金字塔」,每個金字塔的底面是正方體的一面,高是正方體的邊長。所以底面為正方形、高為正方形邊長的稜錐的體積為等底等高稜柱的1/3 。

根據祖?原理和相似性,很容易把這個結論推廣到一般的稜錐和圓錐。這個規律甚至在更高的維度也成立, n維空間的球體積有如下的漂亮公式: 球體積=球表面積 * 半徑/n。

這裡係數1/n 來自n 維空間中的「稜錐」(學名是單純形)和對應的長方體(超矩形)的體積關係。看,原來球就是個底面自我封閉的稜錐,如此而已。

直接計算球表面積

另一件值得提及的事情,是有沒有可能不通過體積,直接計算球表面積?事實上,球的表面積和一個半徑為r,高度為2r的圓柱側面積是一樣的。下圖左側的球和右側的圓柱半徑相等,高度也相等,也就是球可以剛好裝進這個圓柱裡卡住。

這個圓柱的側面積(不包含上下底),很容易計算:

7樓:孟孟數學老師

數學一分鐘 球的表面積公式推導證明

8樓:匿名使用者

將圓球切成無數個小圓環,圓環的寬度為rdθ(弧微元),長度為圓的周長2πrsinθ

面積微元:

ds=2πrsinθ(rdθ)=2π(r^2)sinθdθ積分得:

s表=∫[0,π]2π(r^2)sinθdθ=2π(r^2)∫[0,π]sinθdθ

=-2π(r^2)cosθ|[0,π]

=4πr^2

球體表面積的公式證明

9樓:裸色控

√表示根號

把一個半徑為r的球的上半球橫向切成n(無窮大)份, 每份等高並且把每份看成一個類似圓臺,其中半徑等於該類似圓臺頂面圓半徑則從下到上第k個類似圓臺的側面積s(k)=2πr(k)×h其中r(k)=√[r^2-﹙kh)^2],h=r^2/.

s(k)=2πr(k)h=(2πr^2)/n則 s=s(1)+s(2)+……+s(n)= 2πr^2;

乘以2就是整個球的表面積 4πr^2;

可以把半徑為r的球看成像洋蔥一樣分成n層,每層厚為 = ,設第k層與球心的距離為r=r(k)=k ,面積為一個關於r(k)的函式設為s(r),則k層的體積v(k)=s(r)* ,所以v= v(k)= s(k )* = s(r)*δr= ,也就是v(r)= ,有可以知道v(r)=4/3πr^3,所以同時求導就可得s(r)=4πr^2,

10樓:河傳楊穎

球體表面積的計算公式為s=4πr2=πd2√表示根號

把一個半徑為r的球的上半球橫向切成n(無窮大)份, 每份等高並且把每份看成一個類似圓臺,其中半徑等於該類似圓臺頂面圓半徑其中r(k)=√[r^2-﹙kh)^2],h=r^2/.

s(k)=2πr(k)h=(2πr^2)/n則 s=s(1)+s(2)+……+s(n)= 2πr^2;

乘以2就是整個球的表面積 4πr^2。

定積分求表面積:

取微圓環,圓心角θ~θ+dθ,則

微圓環面積ds=2πrsinθ*rdθ,

球面積s=∫ds=∫2πr²sinθ*dθ(從0積到π)=-2πr²cosθ|(下0上π)=4πr²

11樓:匿名使用者

我的想法不太一樣,我是把它

想成了一個半圓以直徑為軸旋轉而成的立體圖形,他的表面積就可以想成是半圓的周長經過旋轉得到的一個曲面,用線面結合,用半圓的周長乘圓的一週,就求出了它的表面積了。我雖是一個六年級的小學生,但請您尊重我的想法,仔細思考一下。

怎麼用定積分證明球體表面積公式

12樓:夢中雨滿羅蘭玉

取微圓環,圓心角θ~θ+dθ,

則微圓環面積ds=2πrsinθ*rdθ,

球面積s=∫ds=∫2πr²sinθ*dθ(從0積到π)=-2πr²cosθ|(下0上π)=4πr²

應注意定積分與不定積分之間的關係:若定積分存在,則它是一個具體的數值(曲邊梯形的面積),而不定積分是一個函式表示式,它們僅僅在數學上有一個計算關係(牛頓-萊布尼茨公式),其它一點關係都沒有!

一個函式,可以存在不定積分,而不存在定積分;也可以存在定積分,而不存在不定積分。一個連續函式,一定存在定積分和不定積分;若只有有限個間斷點,則定積分存在;若有跳躍間斷點,則原函式一定不存在,即不定積分一定不存在。

擴充套件資料

利用周長公式計算球的表面積

√表示根號

把一個半徑為r的球的上半球橫向切成n(無窮大)份, 每份等高

並且把每份看成一個類似圓臺,其中半徑等於該類似圓臺頂面圓半徑

則從下到上第k個類似圓臺的側面積s(k)=2πr(k)h

h=r^2/{n√[r^2-﹙kh)^2}.

s(k)=2πr(k)h=(2πr^2)/n則 s=s(1)+s(2)+……+s(n)= 2πr^2;

乘以2就是整個球的表面積 4πr^2;

13樓:南京葉巨集

搜我的博文,對這個問題我有專門的論述分析。選一段

求微元的方法

我們求積分,必須先求微元,如果球表面積的微元用周長乘以高來積分,就犯了荒唐錯誤,而有時某情況正確,恰是碰巧如球體積,所以,從這個可笑事件中是必須吸取瞎猜的教訓,要掌握好微元的正確推導方法。

如積分求曲線與x軸圍成的面積,當然可以直接寫成積分s=∫ydx,但我們仍然用微元推導,微元是個「直角梯形」:下底y,上底y+dy,高dx ,則微元:

ds=(y+y+dy)/2 dx=(y+1/2dy)dx

去掉二級無窮小, ds=ydx s=∫ydx

再如,曲線長度的微元就是直角三角形的斜邊,符合勾股定理,

曲線長度dl=√(dx^2+dy^2)。l=∫√(dx^2+dy^2)=∫√(1+y'^2)dx

球的截面微元是個圓臺, 圓臺的體積v=πh/3(r1^2+r1r2+r2^2)

球體積的微元 dv=πy^2 dx。v=π∫y^2dx

表面積微元是圓臺的側面積, 圓臺側面積s=π(r1+r2)√((r1-r2)^2+h^2)

球表面積微元 ds=2πy √(dx^2+dy^2)。

s=2π∫y√(dx^2+dy^2)=2π∫y√(1+y'^2)dx ,才會得到正確的球表面積公式。

這樣,微元以三角形、梯形、圓臺等方式用合法公式推導,我們就不會再犯低階的主觀錯誤。

圓柱的表面積公式和體積公式,圓錐的表面積公式和體積公式

圓柱的表面積 底面周長 高 底面積 2s ch 2 r 2 rh 2 r dh 2 d 2 圓柱的體積 底面積 高v sh r h d 2 h 圓錐側面積公式 s 1 2al rl,a底周長,l母線長,r為底半徑 體積 v 1 3sh s為地面圓面積,h為圓錐高 圓柱體積 底面積乘以高 pi r 2...

圓柱的表面積公式

表面積 側面積 2個底面積 側面積 底面周長 高 3.14 直徑 高 3.14 半徑 2 高底面積 3.14 半徑 半徑 體積 底面積 高 體積 底面直徑 圓周率 高 表面積 底面直徑 圓周率 2 底面直徑 高 圓柱的表面積要分3部 1.s側 ch 2.s底 圓周率乘r的平方 3.s表 1s側 2s...

長方體和正方體表面積公式及字母,長方體和正方體的體積公式用字母是怎樣

如何應用公式計算長方體和正方體的表面積 正方體的表面積為s 6a的二次方長方體的表面積為s 2括號ab ah bah 正方復體表面積公式 制s 6 稜長 稜長 字母 s 6a 長方體表面積公式 s 長 寬 長 高 寬 高 2 或 s 長 寬 2 長 高 2 寬 高 2字母 s 2 ab ah bh ...