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欢迎学习圆锥体积公式的推导。圆锥的体积公式是三分之一乘以π乘以r的平方乘以h,其中r是底面半径,h是高度。我们将使用微积分中的圆盘法来推导这个公式。
首先建立坐标系。我们将圆锥的顶点放在原点,圆锥的轴与y轴重合,底面位于y等于h处。然后使用水平切片方法,在距离顶点高度为y的位置,取一个厚度为dy的薄圆盘。这个圆盘的半径记为r(y)。
现在我们需要确定切片的半径。根据相似三角形原理,在圆锥的纵截面中,我们可以看到两个相似的直角三角形。大三角形的底边是r,高是h;小三角形的底边是r(y),高是y。根据相似三角形的性质,r(y)除以y等于r除以h,因此r(y)等于r乘以y再除以h。
现在进行积分计算。每个切片的体积是π乘以r(y)的平方乘以dy,即π乘以r的平方除以h的平方再乘以y的平方乘以dy。将所有切片体积相加,就是从0到h对这个表达式积分。提取常数项后,我们需要计算y的平方从0到h的积分,结果是h的三次方除以3。最终得到圆锥体积公式:三分之一π r平方 h。
总结一下圆锥体积公式的推导过程。我们使用了微积分中的圆盘法,首先建立坐标系,将圆锥分割为无穷多个薄圆盘。然后利用相似三角形的性质确定了每个切片半径与高度的关系。最后通过积分计算,成功推导出圆锥的体积公式:V等于三分之一π r平方 h。这个推导过程展示了微积分在几何体积计算中的重要应用。