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表面积


表面积为地区给定的表面粗略地说,它是一个表面的“数量”(即,它是成比例的覆盖所需的油漆量),并具有距离单位的平方。表面通常表示面积S公司三维表面,或一个对于平面的一个区域(在这种情况下,它被简单地称为“的”地区).

下表给出了侧面的表面积S公司对于一些常见的曲面.在这里,第页表示半径小时高度,e(电子)这个椭圆度球体第页底座周长秒这个倾斜高度一a的管半径圆环体、和c(c)距旋转轴的半径圆环体(Beyer 1987)。请注意,这些曲面中有许多是曲面革命的,其中帕普斯质心定理通常可用于轻松计算表面积。

即使是简单的曲面也会显示出令人惊讶的违反直觉的特性。例如回转面属于y=1/x围绕x个-轴对于x> =1被称为加布里埃尔的喇叭、和具有有限的,有限的 体积但是无限的表面积。

对于许多对称实体,有趣的关系

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

保持在表面积之间S公司体积 V(V)、和半径(inradius) 第页.此关系可推广到任意凸通过定义谐波参数 小时代替半径第页(Fjelstad和Ginchev,2003年)。

如果表面是参数化的使用u个v(v),然后

 S=int_S|T_uxT_v|dudv,
(2)

哪里u(_u)T_v(T_v)切线向量axb公司交叉积.如果z=f(x,y)在区域上定义R(右),然后

 S=初始_(R)sqrt(((partialz)/(partial x))^2+((parcialz)/(partialy))^2+1)dA,
(3)

其中积分覆盖整个曲面(卡普兰1992,第245-248页)。

写作x=x(u,v)y=y(u,v)、和z=z(u,v)然后给出对称形式

 S=初始_(R^')sqrt(EG-F^2)dudv,
(4)

哪里R ^’R(右)

E类=((partialx)/
(5)
F类=(partialx)/
(6)
G公司=((部分)/(部分)^2+(部分)
(7)

是的系数第一基本形式(卡普兰1992年,第245-246页)。


另请参见

面积Area元素基本形式谐波参数帕普斯质心定理表面曲面积分旋转曲面表面参数化体积 在数学世界课堂上探索这个主题

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工具书类

H·安东。微积分:新视野,第6版。纽约:Wiley,1999年。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,第127-132页,1987Dorff,M.和Hall,L.“固体研究其面积是体积的导数。"大学数学。J。 34, 350-358, 2003.Fjelstad,P.和Ginchev,I.“卷,表面积和调和平均值。"数学。美格。 76, 126-129,2003W.卡普兰。高级微积分,第三版。马萨诸塞州雷丁:Addison-Wesley,1992年。

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表面积

引用如下:

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

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