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球体


扁形球体延长球体

球体是指椭球体有两个长度相等的轴,使其成为回转面.按照惯例,表示两个不同的轴长度一c(c),球体的定向使其旋转对称轴沿z(z)-轴,为其提供参数化表示

x个=阿辛瓦库苏
(1)
年=阿辛夫西努
(2)
z(z)=ccosv、,
(3)

具有u英寸[0,2pi)、和v in[0,pi].

椭球的笛卡尔方程为

 (x^2+y^2)/(a^2)+(z^2)/(c^2)=1。
(4)

如果a> c(c),球体被称为扁圆的(左图)。如果a<c,球体是长形的(右图)。如果a=c,球体退化为.

在上述参数化中第一基本形式

E类=a^2英寸^2伏
(5)
F类=0
(6)
G公司=1/2[a^2+c^2+(a^2-c^2)cos(2v)],
(7)

和的第二基本形式

e(电子)=(平方(2)acsin^2v)/(平方([a^2+c^2+(a^2-c^2)cos(2v)]))
(8)
(f)=0
(9)
克=(平方(2)ac)/(平方([a^2+c^2+(a^2-c^2)cos(2v)]))。
(10)

这个高斯曲率由提供

 K(u,v)=(4c^2)/([a^2+c^2+(a^2-c^2,cos(2v)]^2),
(11)

隐含的高斯曲率通过

 K(x,y,z)=(c^6)/([c^4+(a^2-c^2)z^2]^2),
(12)

平均曲率通过

 H(u,v)=(c[3a^2+c^2+(a^2-c^2)cos(2v)])/(sqrt(2)a[a^2+c^2+。
(13)

这个表面积球体的形状可以写得多种多样作为

S公司=2pia^2+(pic^2)/(e_1)ln((1+e_1
(14)
=2pia^2+(2piac)/(e_2)sin^(-1)e_2
(15)
=2pi(a^2+(c^2)/(e_1)tanh^(-1)e_1
(16)
=2pi[a^2+c^2_2F_1(1/2,1;3/2;1-(c^2)/(a^2))],
(17)

哪里

电子1=平方米(1-(c^2)/(a^2))
(18)
电子2=平方米(1-(a^2)/(c^2))
(19)

_2F_1(a,b;c;z)是一个超几何的功能.

这个体积椭球的形状可以从通用公式中计算出来椭球体具有b=a,

V(V)=int(-csqrt(1-(x^2+y^2)/a^2))
(20)
=4/3pia^2c
(21)

(拜尔,1987年,第131页)。

椭球体的转动惯量张量z(z)-沿对称轴的轴由下式给出

 I=[1/5M(a^2+c^2)0 0;0 1/5M(a^2+c^2)0;0 0 2/5Ma^2]。
(22)

另请参见

Darwin-de Sitter球体,椭球体,纬度,经度,北极,扁球体,延长球体,南极,球体

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Beyer,W.H。CRC公司标准数学表,第28版。佛罗里达州博卡拉顿:CRC出版社,1987年。

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“球体。”来自数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/Spheroid.html

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