定积分,球的表面积推导,求指导。

如题所述

把微元面积当圆台处理。圆台的侧面积公式=(上周长+下周长)/2 X 母线长,这母线长就是弧元长ds。得来全不费功夫,总是找到理论根据了哈。下面是正式的圆台公式:

圆台侧面积s=π(r1+r2)√((r1-r2)^2+h^2)

圆台的体积v=πh/3(r1^2+r1r2+r2^2) 

截面近似圆台的上半径r1=y+dy,下半径 r2=y,  高h=dx 

dS=π(y+y+dy)√(dx^2+dy^2)=π(2y+dy)√(dx^2+dy^2)

dV=πdx/3(y^2+y(y+dy)+(y+dy)^2) =π/3(3y^2+3ydy+dy^2)dx

舍掉二阶无穷小项,有:

dV=πy^2 dx, dS=2πy √(dx^2+dy^2)

所有的谜团都完美解决,也掌握微元的推导方法,对微元计算不可凭想象胡猜。那篇文章总算点到要点了,圆台侧面积公式是关键。圆台的侧面积公式=(上半径+下半径)X  π X 母线长。母线长就是积分中的弧元长, 这应该满意了吧。这个问题就算彻底解决了,用积分解决问题的水平大大提高。

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第1个回答  2014-08-07
曲面面积公式:S=∫∫(D)√1+(ψz/ψy)^2+(ψz/ψx)^2 dxdy

if球的半径为a

取上半球的方程z=√a^2-x^2-y^2

它在x0y上的投影区域D=(x,y)x^2+y^2≤a^2

ψz/ψy=-x/√a^2-x^2-y^2

ψz/ψx=-y/√a^2-x^2-y^2

√1+(ψz/ψy)^2+(ψz/ψx)^2 =a/√a^2-x^2-y^2

因为该函数在D上无界,不能直接用面积公式,弦先去一个区域D1=(x,y)x^2+y^2≤b^2 (0<b<a)

计算出面积后使b→a,便计算出面积

S1=∫∫(D1)a/√a^2-x^2-y^2 dxdy
用极坐标:

S1=∫∫(D1)a/√a^2-ρ^2 ρdρdθ=a*∫(2π,0)dθ*∫(b,0)ρdθ/√a^2-ρ^2

=2πa*∫(b,0)ρdθ/√a^2-ρ^2
=2πa(a-√a^2-b^2)
当b→a

求得S=2πa^2
这是半个球的面积

S球=4πa^2追问

不明觉厉。。不用面积积分可以吗,你能指出我的错在哪里吗?

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