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


Area of a Surface of Revolution 旋轉(zhuǎn)曲面的面積

先看一下簡(jiǎn)單物體的面積:



circular cylinder圓柱的側(cè)面表面積:
可以直觀得到:



而對(duì)應(yīng)的circular cone圓錐:


我們可以得到對(duì)應(yīng)的角弧度為:


最后,可以得到側(cè)面積為:



而這樣的圖像:


我們可以知道是 大圓錐 - 小圓錐:



由相似可得:



最后化簡(jiǎn)得:

【圓錐可以理解為: 上面半徑為 0 的 組合體】

我們?cè)O(shè) r = (r1 + r2) / 2, 可以得:



我們對(duì)比 圓柱體, 組合圓錐體
我們可以理解 對(duì)應(yīng)平均半徑 的一個(gè) 帶 的面積

這個(gè)時(shí)候,如果我們切分成很多細(xì)小的部分:



對(duì)應(yīng)的面積可以表示為:



上一節(jié), 我們證明過(guò),對(duì)應(yīng)的弧線的長(zhǎng),有:

這個(gè)時(shí)候,面積可以表示為:



所以,對(duì)應(yīng)的側(cè)面積和為:

當(dāng) n -> ∞的是i好, 由黎曼求和 可以得到



所以



對(duì)應(yīng)的面積為:


萊布尼茲積分寫(xiě)法為:



或者,我們按y去積分,可以寫(xiě)為:


如果我們表示 ds 為:


我們分別可以表示為:



或者



例子1

我們知道是一個(gè)圓的一段弧長(zhǎng),圍繞x軸旋轉(zhuǎn)360度得到的表面積。



根據(jù)上面的公式
先對(duì)x求導(dǎo),得到:



帶入式子,得:

例子2

這個(gè)拋物線,這段弧長(zhǎng),圍繞y軸旋轉(zhuǎn)得到的表面積。



先對(duì)x求導(dǎo),可以得到:



帶入公式,可以得到:

我們?cè)O(shè)

可以得到:



原式可以變成(對(duì)應(yīng)的范圍變化就不標(biāo)注了):
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