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表面積


表面積是給定表面面積。 粗略地說,它是表面的“量”(即,它與覆蓋它所需的油漆量成正比),並且具有距離平方的單位。 表面積通常用 S 表示三維表面,或用 A 表示平面區域(在這種情況下,它簡稱為“面積”)。

下表給出了某些常見表面表面積 S。 這裡,r 表示半徑h 表示高度,e 表示球體橢圓率p 表示底面周長s 表示斜高a 表示圓環的管半徑,以及 c 表示從圓環的旋轉軸到管中心的半徑 (Beyer 1987)。 請注意,這些表面中的許多是旋轉曲面,對於這些曲面,通常可以使用帕普斯中心定理輕鬆計算表面積。

即使是簡單的表面也可能顯示出令人驚訝的反直覺特性。 例如,y=1/xx 對於 x>=1旋轉曲面被稱為 加百列號角,它具有有限體積,但具有無限表面積。

對於許多對稱的實體,以下有趣的關​​系

 S=(dV)/(dr)
(1)

在表面積 S體積 V內半徑 r 之間成立。 透過定義調和引數 h 代替內半徑 r (Fjelstad and Ginchev 2003),可以將這種關係推廣到任意凸多面體。

如果使用 uv 對錶面進行引數化,則

 S=int_S|T_uxT_v|dudv,
(2)

其中 T_uT_v切向量,而 axb叉積。 如果 z=f(x,y) 在區域 R 上定義,則

 S=intint_(R)sqrt(((partialz)/(partialx))^2+((partialz)/(partialy))^2+1)dA,
(3)

其中積分是在整個表面上進行的(Kaplan 1992,第 245-248 頁)。

寫成 x=x(u,v)y=y(u,v)z=z(u,v),則給出對稱形式

 S=intint_(R^')sqrt(EG-F^2)dudv,
(4)

其中 R^'R 的變換,並且

E=((partialx)/(partialu))^2+((partialy)/(partialu))^2+((partialz)/(partialu))^2
(5)
F=(partialx)/(partialu)(partialx)/(partialv)+(partialy)/(partialu)(partialy)/(partialv)+(partialz)/(partialu)(partialz)/(partialv)
(6)
G=((partialx)/(partialv))^2+((partialy)/(partialv))^2+((partialz)/(partialv))^2
(7)

第一基本形式的係數(Kaplan 1992,第 245-246 頁)。


另請參見

面積, 面積元素, 基本形式, 調和引數, 帕普斯中心定理, 表面, 曲面積分, 旋轉曲面, 表面引數化, 體積 在 課堂中探索此主題

使用 探索

參考文獻

Anton, H. 微積分:新的視野,第 6 版。 紐約:Wiley,1999 年。Beyer, W. H. CRC 標準數學表,第 28 版。 Boca Raton, FL:CRC Press,第 127-132 頁,1987 年。Dorff, M. 和 Hall, L. "面積是體積導數的 R^n 中的實體。" 大學數學雜誌 34, 350-358, 2003.Fjelstad, P. 和 Ginchev, I. "體積、表面積和調和平均值。" 數學雜誌 76, 126-129, 2003.Kaplan, W. 高等微積分,第 3 版。 Reading, MA:Addison-Wesley,1992 年。

在 上被引用

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請引用為

Weisstein, Eric W. "表面積。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/SurfaceArea.html

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