为什么圆锥体积是等底等高的圆柱的1/3

    相信很多人在小学6年级左右都会学到关于圆锥的知识,一般会先学圆柱在学圆锥,而我作为一个安分守己小学生,最近也学到了相关的内容,在课本中,圆柱的体积公式是pi*r^2*h,(pi就是圆周率,读pài,后面也这样表示)而圆锥的面积公式是(1/3)pi*r^2*h,很显然圆锥在同底等高的情况下会是圆柱的1/3,那为什么说==1/3呢?书上给的解释是用圆柱型容器和圆锥型容器分别装沙,发现圆锥型容器只装了圆柱形的1/3,所以就断言圆锥是圆柱的1/3,这种方法也不说是不可行,但是十分不严谨,因为多多少少做会有一些误差,所以比较靠谱的还是凭自己算啊,这次我就不说关于计算机算法的内容了,今天我就来证明为什么是1/3如图,我展示了两个放在笛卡尔坐标系上的立体图形(不是正确做法,仅供理解),分别是一个圆柱和一个圆锥,画的不好凑合一下吧,按照数学书上本有的概念,我们可以把上图转化成平面图形绕x轴旋转一周

先不管圆柱的,因为今天主要是关于圆锥,也就是靠右边的图

接下来我们把上图要把圆锥分成∞份,让每一份变成无限接近于圆形的圆柱,也就是我们将它转化成了一个定积分,列式为最左边的那个符号有谁知道怎么打出来吗?

f(x)代指的是那一份圆的面积,dx是每一份的高,相乘构成了圆柱(极薄极薄的)

我们先要求出他的斜率(slope),也就是进行求导,求斜率有个标准公式就是(y1-y2)/(x1-x2) 其中(x1,y1)和(x2,y2)分别是线性函数所经过的两个点,见下图

过程如右图结果是-(r/h)

也就是说y=-(r/h)*x,上面提到过的f(x)是圆的面积,而每一份圆的半径是y,所以每份圆的面积就是pi*y^2==pi*(-r/n*x)^2

代入得一个负数的平方==它绝对值的平方,所以(-r/n*x)^2==(r/n*x)^2,再根据关于定积分的性质,可以把它提到前面去表达式里面变成了x^2*dx,定积分中遇到这种情况,可以直接将其范围的3次方去除以3。原式=(x^3/3)*(r^2/h^2)*pi,约分即得:(1/3)*r^2*h,即现在通用的圆锥体积公式。

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posted @ 2020-04-28 15:12  球君  阅读(7766)  评论(0编辑  收藏  举报
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