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怎样用定积分推导圆锥的体积公式?

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怎样用定积分推导圆锥的体积公式?

怎样用定积分推导圆锥的体积公式?求具体过程。

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  • 2013-12-17 22:02:39
      连接圆锥顶点A向地面圆心O,在AO伤取点p,有点P向侧面作垂线交侧面与Q。再设AP为x,再过O做底面半径r,高为h 。则旋转PQ所得的面积为π(rx/h)²。因为所求圆锥的x范围是0到h,设上述面积为S(x)。  可用定积分来做。∫h-o=∫h-o πr²/h²*x²=πr²/h²*1/3h³=1/3πr²h
    圆锥,数学领域术语,有两种定义。
      解析几何定义:圆锥面和一个截它的平面(满足交线为圆)组成的空间几何图形叫圆锥。立体几何定义:以直角三角形的一条直角边所在直线为旋转轴,其余两边旋转形成的面所围成的旋转体叫做圆锥。该直角边叫圆锥的轴 。 圆锥的高:圆锥的顶点到圆锥的底面圆心之间的距离叫做圆锥的高;[1] 圆锥的母线:圆锥的侧面展开形成的扇形的半径、底面圆周上任意一点到顶点的距离。
       圆锥的侧面积:将圆锥的侧面沿母线展开,是一个扇形,这个扇形的弧长等于圆锥底面的周长,而扇形的半径等于圆锥的母线的长。 圆锥的侧面积就是弧长为圆锥底面的周长×母线/2;没展开时是一个曲面。 圆锥有一个底面、一个侧面、一个顶点、一条高、无数条母线,且底面展开图为一圆形侧面展开图是扇形。
       圆锥侧面展开是一个扇形,已知扇形面积为二分之一rl。所以圆锥侧面积为二分之一母线长×弧长(即底面周长)。另 外,母线长等于底面圆直径的圆锥,展开的扇形就是半圆。所有圆锥展开的扇形角度等于(底面直径÷母线)×180度。 2体积 提示:(“/” 为“÷”) (以下“×”改为“ * ”) (“x”为…的…次方) 一个圆锥所占空间的大小,叫做这个圆锥的体积. 一个圆锥的体积等于与它等底等高的圆柱的体积的1/3 根据圆柱体积公式V=Sh/3(V=πr2*h),得出圆锥体积公式:V=1/3Sh[2] S是圆锥的底面积,h是圆锥的高,r是圆锥的底面半径。
       证明: 把圆锥沿高分成k分 每份高 h/k, 第 n份半径:n×r÷k 第 n份底面积:pi×nx2×rx2÷kx2 第 n份体积:pi×h×nx2×rx2÷kx3 圆锥 总体积(1+2+3+4+5+。。。+n)份:pi×h×(1x2+2x2+3x2+4x2+。
      。。+kx2)×rx2/kx3 ∵ 1x2+2x2+3x2+4x2+。。。+kx2=k×(k+1)×(2k+1)÷6 圆锥(4张) ∴ 总体积(1+2+3+4+5+。。。+n)份:pi*h*(1x2+2x2+3x2+4x2+。。。+kx2)*rx2/kx3 =pi*h*rx2* k*(k+1)*(2k+1)/6kx3 =pi*h*rx2*(1+1/k)*(2+1/k)/6 ∵ 当n越来越大,总体积越接近于圆锥体积,1/k越接近于0 ∴ pi*h*rx2*(1+1/k)*(2+1/k)/6=pi*h*rx2/3 圆锥 ∵ V圆柱=pi*h*rx2 ∴ V圆锥是与它等底等高的V圆柱体积的1/3 3绘制方法 圆锥体展开图的绘制十分简单。
      通过绘制展开图可以精确求出圆锥体的侧面积。 体展开图 圆锥体展开图由一个扇形(圆锥的侧面)和一个圆(圆锥的底面)组成。(如右图) 在绘制指定圆锥的展开图时,一般知道a(母线长)和d(底面直径) ∵弧AB=⊙O的周长 ∴弧AB=πd ∵弧AB=2πa(∠1/360°) ∴2πa(∠1/360°)=πd ∴2a(∠1/360°)=d 将a,d带入2a(∠1/360°)=d得到∠1的值。
      这样绘制展开图的所有所需数据都求出来了。根据数据即可画出圆锥的展开图。 表面积 圆锥展开图 一个圆锥表面的面积叫做这个圆锥的表面积. 圆锥的表面积由侧面积和底面积两部分组成。 S=πRx2(n/360)+πrx2或(1/2)αRx2+πrx2(此n为角度制,α为弧度制,α=π(n/180) 4面积公式    圆锥侧面展开图 S侧=πrl=(nπl^2)/360(r:底面半径,l:母线长,n:圆心角度数) 底面周长(C)=2πr=(nπl)/180(r:底面半径,n:圆心角度数,l:母线长) h=根号(l^2-r^2)(l:母线长,r:底面半径) 全面积(S)=S侧+S底 V=1/3Sh=1/3πr·2h(S:底面积,r:底面半径,h:高) V(圆锥)=1/3·V(圆柱)=1/3·Sh =1/3·πr2h(S:底面积,r:底面半径,h:高) 5三视图 圆锥三视图是观测者从三个不同位置观察而画出的图形。
       其主视图和侧视图均为等腰三角形,俯视图是一个圆和圆心。 6圆锥 生活中经常出现的圆锥有:沙堆、漏斗、帽子、陀螺、斗笠、铅笔头等。圆锥在日常生活中也是不可或缺的。 谢谢。

    1***

    2013-12-17 22:02:39

其他答案

    2013-12-18 01:41:52
  • 这是幂函数的积分规律:
    1、被积函数的幂加1:
    2、然后将加了1之后的幂做分母;
    3、代入上限的值减去代入下限的值就是答案。
    这些在所有的微积分书上都有证明,在这里是讲不清的,需要讲很长时间,有问题,可以Hi我。
    这种积分的例子,举例如下:
    ∫xdx (从1积到2)= ½x²(从1积到2)=½(4-1)=3/2
    ∫x²dx (从1积到2)= ⅓x³(从1积到2)=⅓(8-1)=7/3
    ∫x³dx (从1积到2)= ¼x⁴(从1积到2)=¼(16-1)=15/4
    帮到你就给个好评吧

    时***

    2013-12-18 01:41:52

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