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  球表面积推导,求指明思维方式的错误我知道是4πR²,我也会推导,知道可以用微积分或者把球分成无数个近似圆锥.第二种推导中:把球分成n个圆锥,顶点位于球心,底面位于球面,结合体积公

  球表面积推导,求指明思维方式的错误

  我知道是4πR²,我也会推导,知道可以用微积分或者把球分成无数个近似圆锥.

  第二种推导中:把球分成n个圆锥,顶点位于球心,底面位于球面,结合体积公式易得表面积公式.

  如果这样想,错在哪里:把球的表面分成n个相同的三角形,其中n/2个三角形的顶点位于球的“极点”(为了表达方便,类比地球),底边位于“赤道”,另n/2个三角形顶点位于另一个“极点”,底边也位于“赤道”,也就是说每两个三角形底边重合,球的“赤道”被均分为n/2份.这样,每个近似三角形的底是4πR/n,高是πR/2,面积是π²R²/n,由此得表面积是π²R².然而与4πR²联立,得到的是π=4.三角形是近似的,但是圆锥其实也是近似的;三角形虽然严格说来不能铺平在桌面上,但是圆锥其实也是不能直立的,因为地面是球面.

  我想知道这么想到底错在哪里?

3回答
2020-02-08 14:19
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刘颖

  这个其实就是微积分里的最基本的极限思想了,把球分成n个圆锥,不论n多么大,只要它是一个确定的数,那就像你所说的,圆锥其实也是不能直立的,但是用微积分的方法去计算,n是趋于无穷大的,无穷大不是一个确定的量,它本质上是变量,是一种变化趋势,当n趋于无穷大时,就可以认为圆锥是直立的了.

2020-02-08 14:22:14
林绍福

  那么我又错在哪里呢,n趋向于正无穷,三角形其实也就可以铺平了。。。

2020-02-08 14:25:36
刘颖

  不好意思,原来没理解清你的意思,这次看明白了。关键不在于n的大小,而是你的三角形是一种“球面三角形”,和普通意义下的平面三角形有很大不同,例如球面三角形的内角和是大于π的,同样计算平面三角形的面积公式对于球面三角形自然就不适用了。而三角形是平面还是球面上的,这是个绝对的问题,和n无关,n再大它也不能近似为平面三角形。球面三角形的面积公式为S=(a+b+c-π)R^2,由于n的大小无所谓,为了方便就取n=8,这时的球面三角形就是球面在某一卦限的那部分,a=b=c=π/2,所以面积=(πR^2)/2,再乘n即球面表面积=4πR^2。

2020-02-08 14:26:41

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