(8.2)James Stewart Calculus 5th Edition:Area of a Surface of Revolution


Area of a Surface of Revolution 旋转曲面的面积

先看一下简单物体的面积:



circular cylinder圆柱的侧面表面积:
可以直观得到:



而对应的circular cone圆锥:


我们可以得到对应的角弧度为:


最后,可以得到侧面积为:



而这样的图像:


我们可以知道是 大圆锥 - 小圆锥:



由相似可得:



最后化简得:

【圆锥可以理解为: 上面半径为 0 的 组合体】

我们设 r = (r1 + r2) / 2, 可以得:



我们对比 圆柱体, 组合圆锥体
我们可以理解 对应平均半径 的一个 带 的面积

这个时候,如果我们切分成很多细小的部分:



对应的面积可以表示为:



上一节, 我们证明过,对应的弧线的长,有:

这个时候,面积可以表示为:



所以,对应的侧面积和为:

当 n -> ∞的是i好, 由黎曼求和 可以得到



所以



对应的面积为:


莱布尼兹积分写法为:



或者,我们按y去积分,可以写为:


如果我们表示 ds 为:


我们分别可以表示为:



或者



例子1

我们知道是一个圆的一段弧长,围绕x轴旋转360度得到的表面积。



根据上面的公式
先对x求导,得到:



带入式子,得:

例子2

这个抛物线,这段弧长,围绕y轴旋转得到的表面积。



先对x求导,可以得到:



带入公式,可以得到:

我们设

可以得到:



原式可以变成(对应的范围变化就不标注了):
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