怎样证明圆柱与圆锥体积的关系?-查字典问答网
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  怎样证明圆柱与圆锥体积的关系?

  怎样证明圆柱与圆锥体积的关系?

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2020-05-10 21:56
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唐尚华

  设圆锥高为h,底部半径为r,把圆锥等分为k份,每份看做一个小圆柱.

  则第n份圆柱的高为h/k,半径为n*r/k.

  则第k份圆柱的体积为h/k*pi*(n*r/k)^2=Pi*h*r^2*n^2/k^3

  总的体积为Pi*h*r^2*(1+2^2+3^2+...+k^2)/k^3

  而1+2^2+3^2+...+k^2=k*(k+1)*(2k+1)/6

  则总体积为Pi*h*r^2*(1+1/k)*(2+1/k)/6

  K越大,这个总体积越接近于圆锥的体积.

  当K为无穷大时,则1/k等于0.即总体积为Pi*h*r^2/3,即为圆柱体积的三分之一.

  或用微积分证明

  :会问这个问题的大概肯定不会微积分,所以我说一下用祖暅原理的想法.

  祖暅原理指:等高处横截面积恒相等的两个立体,其体积也必然相等.严格证明其实还是要用微积分,不过这个比较直观,拿来用吧.

  圆锥的横截面是一个圆,用几何关系不难推出截面圆的半径与截面与顶点距离h、圆锥高H及底面大圆半径R的关系(请自己画个图做),设它为r,则易见r=Rh/H.

  于是看出r与高h是一次关系,故可以构造一个三棱锥,使它与圆锥等高且截面积与之相等.问题转化为求三棱锥体积.

  三棱锥体积可以用割补的方法来证明,为了简单,还可以用祖暅原理化为求底为直角三角形的直棱锥,在立方体上进行割补.就不详细写了.

2020-05-10 21:59:24

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