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球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)先确定微分形式,或者说先求导数,再求原函数,不仅仅可以用于求体积面积,在物理学中应用更为广泛,是基本的数学物理技巧之一。正因为如此,牛顿在科学史上被排在了第一的位置。在平面A’B’C’附近一点再做一平面平行于ABC且与AH相交于H’’,与对应的棱相交于A’’ B’’ C’’,令⊿h=H’H’’. 现在过A’ B’ C’;A’’ B’’.C’’分别向做平面A”B”C”与A’B’C’做垂直线,与相对平面相交形成的两个棱柱的刚好夹住了所截取的棱锥部分。设所夹的棱锥部分的体积为⊿v。连接A H H B;连接A’ H’ H’.B’;AH//A’H’ HB//B’H’ AB//A’B’.所以⊿ABH,⊿A’B’H’对应的角相等 得到⊿ABH∽⊿A’B’H’。这是s->h 函数关系,定义域为(0 H]。现在我们将v设为棱锥V-A’B’C’的体积,H’变化 v也将随之变化,这样v也是h的函数,我们

牛顿说过,一大类问题,如果已经知道函数的导函数,就可以根据微积分基本定理,用求积分的办法求出原函数,这是微积分的基本精神,也是数学物理方法解微分方程的基本精神。我们以棱锥为例,来实践牛顿的基本思想,看看微积分的威力。

体积对高度的导数

棱锥V-ABC中,令高AH =H,设底面⊿ABC的面积为S。过VH上任意一点H’做平面

A'B'C'//ABC,且与三条棱分别相交于A’ B’ C’ 点,与VH相交于H’。则有:AB//A’B’,BC//B’C’,CA//C’A’。且AH’⊥平面A’B’C’。所以⊿ABC与⊿A’B’C’对应的角相等,所以⊿ABC∽⊿A’B’C’。令⊿A’B’C’的面积为s 则有:

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(1)

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(2)

图1

连接A H H B;连接A’ H’ H’.B’;AH//A’H’ HB//B’H’ AB//A’B’.所以⊿ABH,⊿A’B’H’对应的角相等 得到⊿ABH∽⊿A’B’H’。

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(3)

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(4)

这是s->h 函数关系,定义域为(0 H]。

现在我们将v设为棱锥V-A’B’C’的体积,H’变化 v也将随之变化,这样v也是h的函数,我们来求:

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(5)

在平面A’B’C’附近一点再做一平面平行于ABC且与AH相交于H’’,与对应的棱相交于A’’ B’’ C’’,令⊿h=H’H’’. 现在过A’ B’ C’;A’’ B’’.C’’分别向做平面A”B”C”与A’B’C’做垂直线,与相对平面相交形成的两个棱柱的刚好夹住了所截取的棱锥部分。设所夹的棱锥部分的体积为⊿v。

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(6)

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(7)

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(8)

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棱锥V-ABC体积为

球体表面积公式推导微积分(棱锥体积公式的微积分推导)(10)

先确定微分形式,或者说先求导数,再求原函数,不仅仅可以用于求体积面积,在物理学中应用更为广泛,是基本的数学物理技巧之一。正因为如此,牛顿在科学史上被排在了第一的位置。

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