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用截面面积求体积的计算公式及推导方法

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:定义1 设Ω为空间立体,如图6-11所示,它夹在垂直于x轴的两平面x=a与x=b(a<b)之间,过任意一点x∈[a,b]构造垂直于x轴的平面去截Ω,则截得的面积为x的函数,记为A(x),x∈[a,b],并称它为空间立体Ω的截面面积函数.下面用元素法导出由截面面积函数求空间立体体积的计算公式.设A(x)在区间[a,b]上连续,任意取x∈[a,b],在区间[x,x+dx][a,b]上对应的体积元素为d

用截面面积求体积的计算公式及推导方法

定义1Ω为空间立体,如图6-11所示,它夹在垂直于x轴的两平面x=ax=bab)之间,过任意一点x∈[ab]构造垂直于x轴的平面去截Ω,则截得的面积为x的函数,记为Ax),x∈[ab],并称它为空间立体Ω的截面面积函数.

下面用元素法导出由截面面积函数求空间立体体积的计算公式.

Ax)在区间[ab]上连续,任意取x∈[ab],在区间[xx+dx]⊆[ab]上对应的体积元素为

dV=Ax)dx

则立体Ω的体积为

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6-11

例1 一平面经过半径为R的圆柱体的底圆中心,并与地面交成角α,计算这平面截圆柱体所围得的立体的体积(见图6-12).

x轴上的点x∈[-RR],且垂直于x轴的截面是一个直角三角形,故截面积为

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则所求立体体积为

978-7-111-50850-2-Chapter06-43.jpg(www.xing528.com)

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6-12

例2 求以半径为R的圆为底、平行且等于底圆直径的线段为顶、高为h的正劈锥体的体积(见图6-13).

取底圆所在平面为Oxy平面,圆心O为原点,x轴平行于正劈锥体的顶,则底面圆的方程为

x2+y2=R2

x轴上的点x∈[-RR],垂直于x轴的截面是等腰三角形,其面积为

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6-13

则所求立体体积为

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