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直圆锥曲面


RightCircularConoid

直圆锥曲面是以直锥曲面为基础,并以为其准线的曲面。一个底面在xy-平面,沿正z-轴收缩,半径为a,高度为h的直圆锥曲面具有参数方程

x=acosu
(1)
y=a(1-v)sinu
(2)
z=hv
(3)

和笛卡尔方程

 h^2(x^2+y^2)+x^2z^2=a^2(h-z)^2+2hx^2z.
(4)

通过封底所围成的固体的体积由下式给出

V=4/hint_0^hint_0^azsqrt(a^2-x^2)dxdz
(5)
=1/2pia^2h.
(6)

表面积(仅指侧面部分,因此不包括底圆)由下式给出

 S=4/hint_0^hint_0^asqrt((h^2(a^2-x^2)+(a^2-x^2)^2+x^2z^2)/(a^2-x^2))dxdz.
(7)

这更难得到闭合形式,但对于a=h=1的情况,积分可以简化为

S=2int_0^1int_0^1sqrt((1+u)/(1-u)+(z^2)/u)dzdu
(8)
=pi_3F_2(-1/2,1/4,3/4;1/2,1;-1)+int_0^1(sqrt(u)(u+1))/(u-1)tanh^(-1)(sqrt((1-u)/(1+u^2)))du
(9)
 approx 6.027212...
(10)

(OEIS A371923)。


另请参阅

圆锥, 锥曲面, 直锥曲面

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参考文献

Sloane, N. J. A. 序列 A371923,出自“整数序列在线百科全书”。

请引用为

Weisstein, Eric W. “直圆锥曲面。” 来自 MathWorld-- Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/RightCircularConoid.html

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