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旋转曲面
2020-04-04 17:38:56

旋转曲面是一个平面曲线绕着一条直线(旋转轴)旋转所得到的曲面。

例子包括球面,由圆绕着其直径旋转而成,以及环面,由圆绕着外面的一条直线旋转而成。

如果曲线由参数方程 x ( t ) {\displaystyle x(t)} 、 y ( t ) {\displaystyle y(t)} 给出,其中 a < t < b {\displaystyle a<t<b} ,且旋转轴是 y {\displaystyle y} 轴,则旋转曲面 A {\displaystyle A} 的面积由以下的积分给出:

条件是 x ( t ) {\displaystyle x(t)} 非负。这个公式与古尔丁定理是等价的。

来自勾股定理,表示曲线的一小段弧,像弧长的公式那样。 2 π x ( t ) {\displaystyle 2\pi x(t)} 是这一小段的(重心的)路径。

如果曲线的方程是y = f(x),a ≤ x ≤ b,则积分变为:

这可以由以上的公式推出。

例如,单位半径的球面由曲线x(t) = sin(t),y(t) = cos(t)旋转而得,其中 0 < t < π {\displaystyle 0<t<\pi } 。所以,它的面积为:

对于半径为r的圆 y ( x ) = r 2 − x 2 {\displaystyle y(x)={\sqrt {r^{2}-x^{2}}}} 绕着x轴旋转所得的曲面,

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