圆柱段,有时也称为截断圆柱体,是从圆柱体被两个(或多个)平面切割而成的立体。
如果有两个切割平面,一个垂直于圆柱体的轴线,另一个相对于它倾斜,则所得的立体被称为圆柱楔形体。
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如果平面相对于圆形横截面倾斜,但不切割底部底面,则所得的圆柱段具有一个圆形顶盖和一个椭圆形顶盖(见上图)。考虑一个半径为 ,最小和最大高度分别为
和
的圆柱体。建立一个坐标系,使下顶盖位于
平面内,原点位于下顶盖的中心,x 轴
穿过下顶盖的中心,平行于上顶盖半长轴的投影。那么,在距离
处,立体的高度由下式给出
通过注意到两个这样的截面可以组合在一起形成一个半径为 ,高度为
的圆柱体,可以立即获得圆柱截面的体积。因此,原始楔形的体积是高度为
的圆柱体体积的一半,即:
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(Harris 和 Stocker 1998, p. 103)。体积可以通过积分直接求得,注意到极坐标和笛卡尔坐标中的高度由下式给出
(2)
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so
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体积也可以通过对平行于 平面的平面截面进行积分来计算,如下所示
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类似地,体积加权坐标由下式给出
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因此,质心由下式给出
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(参见 Harris 和 Stocker 1998, p. 103 中使用的奇怪参数化)。
由于顶盖是一个椭圆,其半长轴和半短轴分别为
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(19)
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其表面积
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(Harris 和 Stocker 1998, p. 103)。
侧表面积由下式给出
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(Harris 和 Stocker 1998, p. 103)。
从长度为 ,半径为
的水平圆柱体上切割下来的,被一个平行于圆柱体对称轴的平面定向切割的立体(即,部分填充液体的水平圆柱形罐的一部分)被称为水平圆柱段。与此形状相关的常见问题是四分之一罐问题,即确定将其填充四分之一满所需的气体量。