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Barrel

桶是一种旋转体,由平行的圆形顶部和底部组成,具有共同的轴,侧面由关于中平面对称的平滑曲线形成。

“桶”这个术语在泛函分析中也具有技术含义。 特别是,如果拓扑线性空间的子集是吸收的、闭合的和绝对凸的(Taylor 和 Lay 1980,第 111 页),则它是桶。(拓扑线性空间 X 的子集 S 是吸收的,如果对于每个 x in X,都存在一个 r>0,使得 axX 中,如果对于每个 a 使得 |a|>=r。拓扑线性空间的子集 S 是绝对凸的,如果对于 xyS 中,ax+byS 中,如果 |a|+|b|<=1。)

在为他的第二次婚礼购买用品时,伟大的天文学家约翰内斯·开普勒对商人用来估计酒桶液体含量的粗略方法感到不满。 因此,开普勒研究了近 100 个旋转体的性质,这些旋转体是通过圆锥曲线绕非主轴旋转生成的(Kepler、MacDonnell、Shechter、Tikhomirov 1991)。

BarrelElliptic

对于由椭圆弧组成的侧面,侧面的方程由下式给出

 x(z)=r_2sqrt(1-((z-1/2h)^2)/(a^2)),
(1)

其中 x(0)=r_1。求解 a 得到

 a=(hr_2)/(2sqrt(r_2^2-r_1^2)),
(2)

所以侧面的方程为

 x(z)=sqrt(r_2^2+((r_1-r_2)(r_1+r_2)(h-2z)^2)/(h^2)).
(3)

然后使用旋转体的方程得到

V=piint_0^h[x(z)]^2dz
(4)
=1/3pih(2r_2^2+r_1^2),
(5)
BarrelParabolic

对于由抛物线段组成的侧面,侧面的方程由下式给出

 x(z)=r_2+a(z-1/2h)^2
(6)

其中 x(0)=r_1。求解 a 得到

 a=(4(r_1-r_2))/(h^2),
(7)

所以侧面的方程为

 x(z)=r_2+((r_1-r_2)(h-2z)^2)/(h^2).
(8)

然后使用旋转体的方程得到

V=piint_0^h[x(z)]^2dz
(9)
=1/(15)pih(3r_1^2+4r_1r_2+8r_2^2).
(10)

参见

圆柱体双曲面旋转体

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参考文献

Harris, J. W. 和 Stocker, H. "Barrel." §4.10.4 in Handbook of Mathematics and Computational Science. New York: Springer-Verlag, p. 112, 1998.Kepler, J. New Solid Geometry of Win Barrels.MacDonnell, J. "The Mathematician's Quest for Superlatives from Geometrical and Calculus Considerations." http://www.faculty.fairfield.edu/jmac/ther/superlatives.htm.Shechter, B.-S. "Kepler's Wine Barrel Problem in a Dynamic Geometry Environment." http://www.math.uoc.gr/~ictm2/Proceedings/pap420.pdf.Taylor, A. E. 和 Lay, D. C. Introduction to Functional Analysis, 2nd ed. New York: Wiley, 1980.Tikhomirov, V. M. "New Solid Geometry of Wine Barrels." Stories About Maxima and Minima. Providence, RI: Amer. Math. Soc., 1991.

在 Wolfram|Alpha 中引用

引用为

Weisstein, Eric W. "Barrel." 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Barrel.html

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