柱体的定义是什么,柱体包括什么图形(祖暅原理与体积)
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- 1、柱体的定义是什么?
- 2、圆柱体的圆柱体的定义
- 3、柱体的定义是什么?
- 4、祖暅原理与体积
1、柱体的定义是什么?
柱体的顶部和底部都是形状和大小相同的平面图形. 除了圆柱体之外,柱体的身是由矩形(长方形、正方形)组成.除了圆柱体之外,其他柱体都有角,所以又名为「角柱体」.柱体是以底部和顶部的图形来命名.右图的柱体底部和顶部都是圆形,名叫「圆柱体」.2、圆柱体的圆柱体的定义
1.旋转定义法:一个长方形以一边为轴顺时针或逆时针旋转一周,所经过的空间叫做圆柱体。
2.平移定义法:以一个圆为底面,上或下移动一定的距离,所经过的空间叫做圆柱体。
3、柱体的定义是什么?
柱体的顶部和底部都是形状和大小相同的平面图形。 除了圆柱体之外,柱体的身是由矩形(长方形、正方形)组成。
柱体是以底部和顶部的图形来命名。右图的柱体底部和顶部都是圆形,名叫「圆柱体」。4、祖暅原理与体积
应同事之邀,来研究“祖暅原理”,说实话,对这个原理之前我还真没有深入研究,原因很简单,高考不考。这也从侧面反映小编对数学的功利性以及不严谨的治学态度。改正,马上改正,知错就改,一直以来都是小编的优良传统。
祖暅,何许人也?在提他之前,先得说说这个“暅”字,读作“geng”,四声,与“更”同音,是不是有人在擦汗,是不是有人象以前的我一样,小编第一次看到这个的时候,就读作“恒”,秀才识字读半边嘛,呵呵!这从另外一个角度也告诉我们一件事,就是各位看官在以后给孩子取名的时候,千万别只顾炫耀自己的文采,给孩子弄个生僻字,免得别人和你家孩子都尴尬。忽然想起一个笑话:有个学生名字叫“马騳[dú]骉”,开学点名了,班主任不知怎么念,所以每当上课点名的时候,总爱说马叉叉到了没。语文课上,语文老师有点文学素养,问:万马奔腾到了没?接下来是体育课,体育老师直接改用“一群马到了没”。历史老师对这个名字很不感冒,于是点名:马家的五马分尸来了没有……作为插曲,博大家一笑。书归正传,祖暅,何许人也?字景烁,范阳郡蓟县人,也就是如今我们大河北省涞源县人。南北朝时期的伟大数学家、天文学家,说到这里,大家可能会想起一个人,祖冲之,也是这个时期的,都姓祖,那他们俩是不是有关系?有,还真有,并且很近。正所谓“老子英雄儿好汉”。这个祖暅就是祖冲之的儿子,亲生的。当然大家可能听到老子更多一些,但这个祖暅也是一个了不起的好汉,他在数学上有着突出的贡献。今天我们不表他的其他成就,单谈一谈他在5世纪末提出的“祖暅原理:缘幂势既同,则积不容异。”“幂”是截面积,“势”是立体的高。意思是两个同高的立体,如在等高处的截面积恒相等,则体积相等。更详细点说就是,界于两个平行平面之间的两个立体,被任一平行于这两个平面的平面所截,如果两个截面的面积恒相等,则这两个立体的体积相等。上述原理在中国被称为祖暅原理。
一个浅显易懂的原理,直到17世纪意大利数学家卡瓦列利才提出来,而我们的祖暅好汉要比他早上一千多年。
通俗地讲,就是取一摞书放在桌子上组成一个几何体,无论怎么改变形状,无论得到多少个多面体,因为它们的高度没有发生改变,每页纸的面积也没有发生改变,所以它占据的空间的大小是不变的,也就是说它的体积没有发生改变。
当然,我们也可以从微观角度来解释,我们都知道“点动成线,线动成面,面动成体”这句话,直线由点构成,点的多少表示直线的长短;面由线构成,也就是由点构成,点的多少表示面积的大小;几何体由面构成,就是由线构成,最终也就是由点构成,点的多少也表示了体积的大小,要想让两个几何体的体积相等,也就是让构成这两个几何体的点的数量相同,祖暅原理就运用到了它。两个几何体夹在两平行平面中间,可以理解为这两个几何体平行面间的的高度相等。两平行面之间的距离一定,若视距离为一条线段,那么这个距离上就有无数个点,过一个点,可以画出一个平行于两平行面的截面,若两几何体在被过每一点的平行截面截出的截面面积两两相等,则说明两几何体在同一高度下的每两个截面上的点的数量相同。有无数个截面,同一高度每两个几何体的截面上的点的数量相同,则说明,这两个几何体所拥有的点数量相同,那么也就是说,它们的体积相同。所以我们可以用这种思想来理解祖暅原理。
我们利用“祖暅原理”以及长方体公式,我们很容易推出柱体、锥体、球体的公式。实际上“祖暅原理”就是祖暅同他的老爷子祖冲之一起解决球面积、体积问题时衍生出来的。
一、柱体
设有底面面积都等于S,高都等于h的任意一个棱柱、一个圆柱和一个长方体,使它们的下底面在同一个平面内,由柱体的定义,平行于底面的任意平面截柱体得到与底面全等的图形,所以面积相等。根据“祖暅原理”,可知它们的体积相等,由长方体的体积公式,可以得到:
二、锥体
我们先来研究棱锥。
设有底面面积都等于S,高都等于h的任意两个棱锥,使它们的下底面在同一个平面内,由棱锥的定义,平行于底面的任意平面截锥体得到与底面相似的图形。
进而得到平行于底面的任意平面截锥体得到的截面面积相等,根据“祖暅原理”,可知它们的体积相等,即底面积相等,高相等的锥体体积相等。
由三棱锥体积公式可以得到
三、球体
为了解决球体的体积,我们先来研究半球的体积,如果要想利用祖暅原理,我们需要构造一个可以求出体积的,并且它和半球的高度一样,并且用任何一个水平面去截它们时,得到的截面面积都相等的几何体。这种构造堪称中学教材上构造性的典范。
由此可以知道,利用祖暅原理求几何体的体积,关键是找出一个满足条件的能够求出体积的几何体,实际上我们也可以由“祖暅原理”推导出椭球体,旋转抛物体以及旋转单叶双曲面所围成的几何体的体积。有兴趣的同学可以尝试解决一下。
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