理论教育 共同体积:两垂直圆柱体相交部分

共同体积:两垂直圆柱体相交部分

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:如图14所示,有两个具有相同底面半径R的圆柱体,设它们的(中心)轴相交,且交角为直角,求这两个圆柱体公共部分的体积。但这没有关系,我们采用如下的方法:作一张平面经过两圆柱体相交的轴,称这张平面为轴平面,它把物体分成前后相等的两半。过两轴交点作轴平面的垂直线,则其包含在前一半物体内的部分长为R。

共同体积:两垂直圆柱体相交部分

图14

最后我们来解一个难一些的问题。如图14所示,有两个具有相同底面半径R的圆柱体(分别记为A与B),设它们的(中心)轴相交,且交角为直角,求这两个圆柱体公共部分的体积。

问题的难处在于所研究的物体形状比较复杂,不容易清楚地表示出来。但这没有关系,我们采用如下的方法:作一张平面经过两圆柱体相交的轴,称这张平面为轴平面,它把物体分成前后相等的两半。我们只需要求前一半的体积。

任意作一张平面平行于轴平面,要求与轴平面的距离小于R,则它与圆柱体A的截口是一条横的平行带,与圆柱体B的截口是一条垂直的平行带,两条带的公共部分是一个正方形,由此可知该平面与物体的截口是一个正方形,而且当该平面与轴平面的距离增加时,两条带的宽度就减小,从而正方形的边长也减小(见图14(a))。知道了这一点,问题就不难解了。过两轴交点作轴平面的垂直线,则其包含在前一半物体内的部分长为R。将该线段n等分,过各个分点作平行于轴平面的平面,将物体分成n层。图14(b)所示就是从顶上看下来所讨论的物体的形状。我们近似地将每一层看成底面为正方形的柱体(这自然是不精确的,但当n很大时,误差可以忽略不计)。记lk为从后往前数第k层柱体的底面正方形的边长,则lk,于是第k层柱体的体积为

因此前一半物体的近似体积为(www.daowen.com)

要得到前一半物体的精确体积,只要令n→∞,于是得到

所以整个物体的体积是

复旦大学数学科学学院 陈纪修

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈