球的体积公式推导方法(球的体积公式的推导过程)
大家好,今天小六子来为大家解答以下的问题,关于球的体积公式推导方法,球的体积公式的推导过程这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
1、不论怎么推导,都需要用到极限的思想,可能需要到高二学极限的时候能讲到。
2、如果不用极限,则需要用到高等数学微积分知识。
3、 1.如果已知球体表面积是S=4πR²,那么可以这样想:想像球是由无数多个非常细的圆锥构成的,球的体积就是所有圆锥的体积之和,假设细分成N个这样的锥形,当N趋近于无穷大时,如果每个圆锥底面面积为S,那么NS就是球的表面积,而锥形的高就近似是半径R,所以锥形的体积是SR/3。
4、加起来后,整个球的体积就是NSR/3,NS是球的表面积。
5、所以球的体积就等于球表面积乘以R/3,因为球的表面积是4πR²,所以球的体积就是 4πR³/3。
6、2.如果你不知道球体表面积,可以这样做:假设把球分割成很N多个半径从小到大圆形的薄片,当N趋近无限大时,每个薄片的体积加和就是个半球的体积。
7、假设球的半径为R,先看其中一个第i层的薄片(从上半球底部向顶部数),它的底面半径可以用勾股定理求出ri=√{R²-[(i-1)·R/n]²} (i=1,2,3...n),这一层薄片的体积大约为Vi≈π·ri²·(R/n)=(πR³/n)·[1-(i-1)²/n²] , (i=1,2,3...n) 半球体积V/2= ΣVi = V1+V2+V3+...+Vn (i=1,2,3...n) , (i=1,2,3...n) =(πR³/n)·{1+[1-1²/n²]+[1-2²/n²]+[1-3²/n²]+...+[1-(1-n)²/n²]} , (i=1,2,3...n) =(πR³/n)·{n-[(1²+2²+3²+...+n²)/n)]²} , (i=1,2,3...n) 注意:(1²+2²+3²+...+n²)/n=1/6·n·(n+1)·(2n+1) =(πR³/n)·{n-(1/n²)·[n·(n-1)(2n-1)/6]} , (i=1,2,3...n) =πR³[1-(n-1)(2n-1)/6n²] , (i=1,2,3...n) =πR³[1-(1-1/n)(2-1/n)/6n] , (i=1,2,3...n) 当n趋向于无限大时,1/n趋向于0 所以当n趋向于无限大时,半球体积 V/2=2πR³/3 球体积V=4πR³/3 如果不知道球的表面积,可以用这个结论按照方式1反过来去推导球的表面积。
本文分享完毕,希望对你有所帮助。