为什么球的表面积不是π2R2?
下面是我的论证过程,请问各位大神,哪里错了。。。(根号下的加号应该是减号的。)
小学生都能算出来圆锥侧面积是 ,为什么我用大学学的微积分算不出来,是不是哪里出了问题?
来看一下积分的时候干了什么
这里dh和母线夹角是45°,很熟悉,这不就是 吗?原式改一下:
到这里我们就发现问题所在了,空间中的球面是弯曲的,他并不能等效于平面中的求面积,题主在求每一份圆柱面的都是垂直与底面的,但是显然每一份圆柱面都应该对应一个角度。对,每一个弧面都有一个切面(梯度),对应到平面大概是曲线的导数。
因此题主在三维中用窄圆柱面的求法忽略掉了面的弯曲,相当于在二维平面中求圆周长时忽略掉了线的弯曲,如下:
多个dx在圆线上分割,每一份dx对应到x轴上 此时圆周长s=4,因为s=2π
所以,我宣布π=2势力正式出现。
这个问题我已经回答过了。
如下
https://www.zhihu.com/answer/1025381835
首先,从头开始就错了,球的表面积并不等于划分后的圆柱侧面积的和,如果在球坐标系中,对应于 的圆环的面积为 ,而对应于 的圆柱的侧面积为
另外你写的过程有不少笔误,就不一一指出了
其实也不用计算,按照你的思路,球表面可以分割为无数个半径不同的圆周,圆柱体侧面可以分割为无数个半径相同的圆周,但是通俗的来讲,球表面分割的圆周个数是比圆柱体分割的圆周数量要多。类似于直角三角形斜边大于直边一样,图我就不画了。
当然,这只是一个直观的解释,是非常不严谨的,不过严谨的计算估计你也看不懂,毕竟积分你也不太会,这里就不写了
微分后确实常用直线段来近似曲线段,但直线段的方向不是随便选的,往往是用与曲线段相切的直线段,这样才能确保两者相差仅有一个高阶小量。
比如问题中的球面,可以看成半圆上的每一个曲线段旋转360度相加得到,但要用与之相切的直线段近似时,会发现这些直线段的方向不是固定不变的,而是跟坐标有关。
题主出错的地方就在于近似所用的直线段方向没搞对。
不是等价的,因为你取的微元极限不是1。那段微元弧长和他在坐标轴上的投影微元极限比不是1啊,但是和他的弦长极限才是1,所以你要用弦长圆柱面的表面积才对。
再往后学学重积分,要用三重积分的
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