说到1/3和体积,自然是圆锥或者棱锥的体积——那么这个系数是怎么来的?很简单,说到1/3和面积,想到的肯定是我们人生知道的第一个积分:
而椎体无非是一个个相似多边形堆起来的而已,只要每个多边形特征长度(例如直径、边长等)和高存在线性关系,系数是alpha,那么相应的这个多边形的面积和高成二次方关系;
这也就是那个1/3了,一般分成底面积乘以高只是为了方便而已。
白话了这么多初级玩意儿是为什么呢?前几天看到个题目,求两个相同圆柱垂直相交所成几何体的体积,当时临睡费了不少想象力把这个东西立体化。后来发现是8个全等的楔形构成的,每个楔形就是过过圆柱底面直径并和底面成45°角的平面截下来的东西。当时直接上,乘以8后结果是,第二天一看答案竟然搞错了,应当是。只好用微积分重算了楔形的体积——2/3,阴沟翻船!
原因就是楔形的每个面都是圆缺,而圆缺的面积公式比较复杂,不存在椎体那种简单关系。下面是这个楔形体从底到顶的面积“衰减”曲线和棱锥的对比:
可见不动脑子照搬公式的后果是低估了体积……
如果想象不出那个几何体形状,我一时心血来潮做了个视频,如下。另外强力建议自己再思考一下。因为有一个绝顶的好方法——完全没有复杂的东西,只有精巧。提示:球;提示:想想古希腊那些人推倒体积时候的惯用伎俩。实在想不出再点原链接吧~
