理论教育 利用初等几何学与解析几何的结合,精确计算出木材或容器体积

利用初等几何学与解析几何的结合,精确计算出木材或容器体积

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:即使是一棵被砍倒在地上的树干,我们也很难将它的精确体积计算出来,顶多得到一个近似值。原因是,即使树干非常平整,没有任何坑洼,也无法像圆柱体或圆锥体那样用公式将体积计算出来。利用初等几何学的知识,我们能够精确地计算出某个恒星或行星的体积,但若想得知一段木材的体积或一个啤酒桶的容积,绝不可能只用初等几何学,必须借助解析几何和积分运算。接下来,利用初等几何学中的知识进行计算就非常简单了。

利用初等几何学与解析几何的结合,精确计算出木材或容器体积

在现实生活中,我们往往要弄清楚大树具体的体积,即共有多少立方米的木材;还要弄清楚大树有多沉,怎样才能把它运走,是用大车还是小车进行运送。

这两个问题比测量大树的高度复杂得多,而且到目前为止,没有人知道到底哪种方法才是最好的,从而精确地进行解答。即使是一棵被砍倒在地上的树干,我们也很难将它的精确体积计算出来,顶多得到一个近似值。

原因是,即使树干非常平整,没有任何坑洼,也无法像圆柱体或圆锥体那样用公式将体积计算出来。大家都知道,树干的形状不是圆柱体或圆锥体,而是上端细、下端粗。(www.daowen.com)

因此,要想得出树干的精确体积,唯一的计算方法就是利用积分。有人可能会认为这是小题大做:如此简单的问题,怎么可能用到高等数学的知识呢?确实,在我们的日常生活中,初等数学并不能解决所有的问题,有时往往还要用到高等数学。利用初等几何学的知识,我们能够精确地计算出某个恒星或行星的体积,但若想得知一段木材的体积或一个啤酒桶的容积,绝不可能只用初等几何学,必须借助解析几何和积分运算。在本书中,我们不会介绍与高等数学有关的知识,因此无法得到树干的精确体积,但是估计出一个大概的数值简直是轻而易举。

在计算时,我们根据树干的形状,将其看作圆台或圆锥。若树干的形状比较尖,也就是跟树梢连在一起,则将其当作一个圆锥;若树干是大树下面的一段,那我们完全可以把它当作一个圆台;若树干比较短,我们还可以将其看作一个圆柱体。接下来,利用初等几何学中的知识进行计算就非常简单了。说到这里,有些读者可能会问:在计算树干的体积时,有没有一种方法,或者说,有没有一个通用的公式呢?如果答案是肯定的,直接利用该公式进行计算就容易多了,完全可以忽略树干的形状,不管它是圆柱、圆锥还是圆台,都无所谓。

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