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):