字典翻译 问答 高中 数学 为什么圆锥体积是圆柱体积的1/3?要数学方法不要实验!要数学证法!
问题标题:
为什么圆锥体积是圆柱体积的1/3?要数学方法不要实验!要数学证法!
问题描述:

为什么圆锥体积是圆柱体积的1/3?要数学方法

不要实验!

要数学证法!

蔡敏智回答:
  设圆锥的底面半径是R,高是H   以圆锥顶点为原点,以圆锥的中心线为x轴建立坐标系   则距离原点x处的截面半径是xR/H   圆锥的体积可用积分表示为   S=∫(0,H)π(xR/H)²dx,积分范围是(0,H)   =∫(0,H)πx²R²/H²dx   =[πx³R²/(3H²)](0,H)   =[πH³R³/(3H²)]-[π×0×R²/(3H²)]   =πR²H/3   即圆锥的体积等于与它等底等高的圆柱体积的3分之1   初中的话可以用类似于微积分的方法证明。   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。
唐国洪回答:
  连接坐标原点O及P(h,r)的直线,直线x=h及x轴围成一个直角三角形。将它绕x轴旋转一周构成一个底半径为r,高为h的圆椎体。则过原点O及点P(h,r)的直线方程为y=r*x/h   取横坐标x为积分变量,他的变化区间为〔0,h〕,圆锥体中相应于〔0,h〕上任一小区间〔x,x+dx〕的薄片的体积近似于底半径为rx/h,高为dx的扁圆柱体的体积,即体积元素dV=π〔rx/h〕*〔rx/h〕dx   于是圆锥体体积为r*r*h/3
点击显示
数学推荐
热门数学推荐
  • 语文
  • 数学
  • 英语
  • 政治
  • 地理
  • 历史
  • 化学
  • 生物
  • 物理
  • 综合
  • 高考