球体的球体数学

发布网友发布时间：2023-09-11 16:04

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热心网友时间：2024-12-13 18:33

球体基本概念
半圆以它的直径为旋转轴，旋转所成的曲面叫做球面。
球面所围成的几何体叫做球体，简称球。
半圆的圆心叫做球心。
连接球心和球面上任意一点的线段叫做球的半径。
连接球面上两点并且经过球心的线段叫做球的直径。
球体性质
用一个平面去截一个球，截面是圆面。球的截面有以下性质：
1 球心和截面圆心的连线垂直于截面。
2 球心到截面的距离d与球的半径R及截面的半径r有下面的关系：r^2=R^2-d^2
球面被经过球心的平面截得的圆叫做大圆，被不经过球心的截面截得的圆叫做小圆。
在球面上，两点之间的最短连线的长度，就是经过这两点的大圆在这两点间的一段劣弧的长度，我们把这个弧长叫做两点的球面距离。
球体函数
半径为r的球的方程为：半径是R的球的体积计算公式是：
半径是R的球的表面积计算公式是：
证明：
证：
欲证，可证
做一个半球h=r, 做一个圆柱h=r(如图1)
∵V柱-V锥
= π×r^3- π×r^3/3
=2/3π×r^3
∴若猜想成立，则V柱-V锥=V半球
根据祖暅原理：夹在两个平行平面之间的两个立体图形，被平行于这两个平面的任意平面所截，如果所得的两个截面面积相等，那么，这两个立体图形的体积相等。
∴若猜想成立，两个平面：S1(圆)=S2(环)
1.从半球高h点截一个平面根据公式可知此面积为π×(r^2-h^2)^0.5^2=π×(r^2-h^2)
2.从圆柱做一个与其等底等高的圆锥：V锥根据公式可知其右侧环形的面积为π×r^2-π×r×h/r=π×(r^2-h^2)
∵π×(r^2-h^2)=π×(r^2-h^2)
∴V柱-V锥=V半球
∵V柱-V锥=π×r^3-π×r^3/3=2/3π×r^3
∴V半球=2/3π×r^3
由V半球可推出V球=2×V半球=4/3×πr^3
证毕
当然，求球体体积的方法很多，较容易让人理解的是用重积分的方法
解：积分区域如图
，圆的半径为r，求球体体积的方法很多，较容易让人理解的是用重积分的方法
解：积分区域如图，圆的半径为r