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球体表面积

2022-07-13 16:05:52 百科资料

球体表面积是指球面所围成的几何体的面积,它包括球面和球面所围成的空间,球体表面积的计算公式为S=4πr²=πD²,该公式可以利用求体积求导来计算。

  • 中文名 球体表面积
  • 外文名 The sphere surface area
  • 分类 数学
  • 公式 S(球面)=4πr^2

公式证明

  球的表面积S=4πr²=πD²

证明一

  推导方法用极限理论设球的半径为R,我们把球面任意分割为一些“小球面片”,它们的面积分别用△S1,△S2,

  △S3......△Si...表示,则球的表面积:S=△S1+△S2+ △S3+...+△Si+...以这些“小球面片”为底,球心为顶点的“小锥体”的体积和等于球的体积,这些“小锥体”可近似地看成棱锥,“小锥体”的底面积△Si 可近似地等于“小锥体”的底面积,球的半径R 近似地等于小棱锥的高hi ,因此,第i个小棱锥的体积Vi=hi* △Si,当“小锥体”的底面非常小时,“小锥体”的底面几乎是“平的”,于是球的体积:V≈(h1* △S1+h2* △S2+...hi* △Si+...)/3.又∵hi≈R且S= △S1+△S2+...△Si+...∴可得 V≈RS/3,又∵V=4πRΔ3/4(3分之4倍的πR的立方),

球体表面积

  ∴S=4πR的平方即为球的表面积。

  公式可参考高二数学教材.

证明二

  把一个半径为R的球的上半球横向切成n(无穷大)份, 每份等高

  并且把每份看成一个类似圆台,其中半径等于该类似圆台顶面圆半径

  则从下到上第k个类似圆台的侧面积S(k)=2πr(k)×h

  其中r(k)=√[R^2-﹙kh)^2],

  h=R^2/{n√[R^2-﹙kh)^2}.

  S(k)=2πr(k)h=(2πR^2)/n则 S=S(1)+S(2)+……+S(n)= 2πR^2;

  乘以2就是整个球的表面积S=4πr²

公式

  球体表面积公式 S(球面)=4πr^2

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