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表面积


表面积是给定表面面积。 粗略地说,它是表面的“量”(即,它与覆盖它所需的油漆量成正比),并且具有距离平方的单位。 表面积通常用 S 表示三维表面,或用 A 表示平面区域(在这种情况下,它简称为“面积”)。

下表给出了某些常见表面表面积 S。 这里,r 表示半径h 表示高度,e 表示球体椭圆率p 表示底面周长s 表示斜高a 表示圆环的管半径,以及 c 表示从圆环的旋转轴到管中心的半径 (Beyer 1987)。 请注意,这些表面中的许多是旋转曲面,对于这些曲面,通常可以使用帕普斯中心定理轻松计算表面积。

即使是简单的表面也可能显示出令人惊讶的反直觉特性。 例如,y=1/xx 对于 x>=1旋转曲面被称为 加百列号角,它具有有限体积,但具有无限表面积。

对于许多对称的实体,以下有趣的关​​系

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

在表面积 S体积 V内半径 r 之间成立。 通过定义调和参数 h 代替内半径 r (Fjelstad and Ginchev 2003),可以将这种关系推广到任意凸多面体。

如果使用 uv 对表面进行参数化,则

 S=int_S|T_uxT_v|dudv,
(2)

其中 T_uT_v切向量,而 axb叉积。 如果 z=f(x,y) 在区域 R 上定义,则

 S=intint_(R)sqrt(((partialz)/(partialx))^2+((partialz)/(partialy))^2+1)dA,
(3)

其中积分是在整个表面上进行的(Kaplan 1992,第 245-248 页)。

写成 x=x(u,v)y=y(u,v)z=z(u,v),则给出对称形式

 S=intint_(R^')sqrt(EG-F^2)dudv,
(4)

其中 R^'R 的变换,并且

E=((partialx)/(partialu))^2+((partialy)/(partialu))^2+((partialz)/(partialu))^2
(5)
F=(partialx)/(partialu)(partialx)/(partialv)+(partialy)/(partialu)(partialy)/(partialv)+(partialz)/(partialu)(partialz)/(partialv)
(6)
G=((partialx)/(partialv))^2+((partialy)/(partialv))^2+((partialz)/(partialv))^2
(7)

第一基本形式的系数(Kaplan 1992,第 245-246 页)。


另请参见

面积, 面积元素, 基本形式, 调和参数, 帕普斯中心定理, 表面, 曲面积分, 旋转曲面, 表面参数化, 体积 在 MathWorld 课堂中探索此主题

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参考文献

Anton, H. 微积分:新的视野,第 6 版。 纽约:Wiley,1999 年。Beyer, W. H. CRC 标准数学表,第 28 版。 Boca Raton, FL:CRC Press,第 127-132 页,1987 年。Dorff, M. 和 Hall, L. "面积是体积导数的 R^n 中的实体。" 大学数学杂志 34, 350-358, 2003.Fjelstad, P. 和 Ginchev, I. "体积、表面积和调和平均值。" 数学杂志 76, 126-129, 2003.Kaplan, W. 高等微积分,第 3 版。 Reading, MA:Addison-Wesley,1992 年。

在 Wolfram|Alpha 上被引用

表面积

请引用为

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

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