Area of a Surface of Revolution 旋轉曲面的面積
先看一下簡單物體的面積:
circular cylinder圓柱的側面表面積:
可以直觀得到:
而對應的circular cone圓錐:
我們可以得到對應的角弧度為:
最后,可以得到側面積為:
而這樣的圖像:
我們可以知道是 大圓錐 - 小圓錐:
由相似可得:
最后化簡得:
【圓錐可以理解為: 上面半徑為 0 的 組合體】
我們設 r = (r1 + r2) / 2, 可以得:
我們對比 圓柱體, 組合圓錐體
我們可以理解 對應平均半徑 的一個 帶 的面積
這個時候,如果我們切分成很多細小的部分:
對應的面積可以表示為:
上一節, 我們證明過,對應的弧線的長,有:
這個時候,面積可以表示為:
所以,對應的側面積和為:
當 n -> ∞的是i好, 由黎曼求和 可以得到
所以
對應的面積為:
萊布尼茲積分寫法為:
或者,我們按y去積分,可以寫為:
如果我們表示 ds 為:
我們分別可以表示為:
或者
例子1
我們知道是一個圓的一段弧長,圍繞x軸旋轉360度得到的表面積。
根據上面的公式
先對x求導,得到:
帶入式子,得:
例子2
這個拋物線,這段弧長,圍繞y軸旋轉得到的表面積。
先對x求導,可以得到:
帶入公式,可以得到:
我們設
可以得到:
原式可以變成(對應的范圍變化就不標注了):