立体体积和侧面积计算中的微元法

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# 其中 "+ ! ("" $ ’ # $ ) " ) $ + , "$ % " " 上述分析表明, 求立体的侧面积时, 不能用圆柱体作近似代替, 只能用圆台作近似代替 %
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由以上讨论可知, 在定积分的应用中, 所求量 ’ 的微元 # ’ 必须是 "’ 的线性主要部 分, 即 ’ 在 $ 处的微分 % 这也是计算旋转体的体积时用圆柱体作近似代替与计算旋转体的 侧面积时用圆台作近似代替的根本原因所在 % 参考文献:
收稿日期: #$$" * "" * $" 作者简介: 王名学 (")X! * ) , 男, 湖南益阳人, 株洲师专数学系讲师 & #$
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王名学: 立体体积和侧面积计算中的微元法
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!)计算定积分 ! "
从而求出所求量 $ !# !,
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三个步骤中, 第二步是关键, 确定所求量 ! 的微元 $ # ! 表示为 # ! " ( % &) !& 的形式 , 对自变量 & 及增量 !& 在区间 [ & ,& $ !& ] 求出 ! 的增量 !! 的表达式 !! " # ! $ ’ (!& ) , 其中 ’ (!& ) 是 !& 的高阶无穷小, #! " ( % &) !& 为 !! 的线性主要部分 $ # ! 的表示是否正 确, 决定所求量 ! 的计算是否正确 $
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! 是体积 ! 在 # 的微分, 也恰是矩形区域 上式表明 ""( #) !# 是 !! 的线性主要部分,
在计算旋转体体积时, 分割后的微元可用圆柱 &’() 绕 # 轴旋转所成的圆柱体体积 $ 因此, 体近似代替 $
! 求旋转体的侧面积时, 区间 [ # ,# $ !# ] 上的弧长微分 , * % "+ $ " ’ ( 由 ! 的讨 #) !# ,
[%]沈燮昌 , 数学分析 [-] 高等教育出版社, , 北京: %./0 , /. 1 .0 , [$]华东师大数学系 , 数学分析 [-] 高等教育出版社, , 北京: %./2 , &"0 1 &%3 , [&]刘玉琏, 傅沛仁 , 数学分析讲义 [-] 高等教育出版社, , 北京: %..$ , &/" 1 &/2 ,
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函数增量的近似值
函数 ( " %( & ) 在 & & 的改变量 !( 与自变量 & 的改变量 !& 有下列关系, !( " !!& $ ’ (!& ) , 是 !& 的高阶无穷小量, 在 && !!& 是 !( 的线性主要部分,( ’ !& ) !!& 称为函数( % &) 的微分 $ 由微分定义可知, 但用微分 !!& 作近似代替时, 其误差 !( 的近似值虽然有很多, 用微分近似代替 !( , 计算非常方便 $ 必为一个比 !& 更高阶的无穷小量 $ 另外,
值, 其误差必为比 !& 更高阶的无穷小量 $
)来自百度文库
图%
曲线弧长近似值
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旋转体的体积和侧面积
设 ( "( ,& " [ # ," ] 为连续函数,& $ % &)
[ # ," ] , [ & ,& $ !& ] 上连续曲 !& " !. 为位于 线 ( "( 绕 & 轴旋转所成旋转体的体积, % &) .% 为 (如 矩形区域 !/01 绕 & 轴旋转所成旋转体体积
2.期刊论文 张仁华.ZHANG Ren-hua 定积分的微元法应用探析 -湖南冶金职业技术学院学报 2007,7(4)
将区间 [ ! ," ] 上连续的曲线 # O ( 绕 % 轴旋转一周得旋转体 & 该旋转体体积为 ’ O $ %) " 即把分割后的小立体近似看成圆柱体 J % ,体积微元 J ’ O"$( % ) J %, !$( %)
# # ! " ["]
, 把小圆柱
体体积视为体积微元, 旋转体侧面积为 ( O # 面积微元 J ( O # ( $ %) J ), $ %) J( ) J ) 表示 " ( "
参考文献(3条) 1.沈燮昌 数学分析 1986 2.华东师大数学系 数学分析 1985 3.刘玉琏.傅沛仁 数学分析讲义 1992
相似文献(10条) 1.期刊论文 陶华.TAO Hua 微元法及其应用探讨 -常州信息职业技术学院学报2008,7(6)
在解决定积分应用问题中,微元法是一种有效的方法.从几何、物理、经济等几个方面论述了微元法及其应用,并把微元法推广到 重积分和广义积分中去.由此可见,微元法在解决某些实际问题中发挥着重要作用.
’ 图 ’) , .% "!%( &) .’ 为曲边三角形 !/2 绕 & !& ,
轴旋转所成旋转体体积 , .! 为矩形区域 !&!( 绕 & 轴旋转而成旋转体体积, 则有 !. " .% $ .’ ,
图’ 体积微分分析 ’%
株洲师范高等专科学校学报
(总第 !. 期) !))! 年第 ! 期
显然 !! " !# ,因 ( 是关于 # 的连续函数, 有( " #) " # $ !# ) %( " #) $!,其中 &’(! % ), # )
论应用 , * 来作 !* 的近似值 $ 而若用 !# 来作 !* 的近似值, 则所求侧面积的误差不一定是 比 !# 更高阶的无穷小量 $
-
实例分析
求底半径为 , , 高为 + 的圆锥体的体积和侧面积 (如图
#) $ 先求体积, 体积微元用圆柱体近似代替, 有 +) ,! ! # !# $ 求小圆台体积的实际 +! 值, 判断 , ! 是否为 !! 的线性主要部分 $
分割后的小立体分别视为圆柱体和圆台的原因 & 关键词: 应用; 微元法;计算;体积; 侧面积 中图分类号: ’"%# & # 文献标识码: ( 文章编号: (#$$#) "$$) * "!+# $# * $$#$ * $!
!"#$%&’&(&)* !&*+%, ") -.’#/’.*")0 *+& 1%’/(& .), 2",& 3$&. %4 . 2%’",

曲线弧长的近似计算
设曲线 ( " ( , [ # ," ] (如图 %) ( % &) &" % &)
为连续可微函数,令曲线弧段 )* 长为 !+ ,用弧长
’ 微分近似代替 !+ $ 弧长微分 # + " # % $ %,( &) # &这 个公式告诉我们, 弧长微分实为 & 处的切线在 [ &,
图#
高为 + 底面半径为 , 的圆锥
显然 , ! %"
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王名学: 立体体积和侧面积计算中的微元法
#$ $ % $ # $ ! !# $ " % & "$ " " 若面积微元用圆柱体的侧面积作近似代替, 则有面积微元 $) 再求侧面积, !!
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# ( $ & $) ! "$ ! $ ! " $"$ % 计算圆台侧面积的实际值, 判定上述的面积微元是否为 "’ 的线性主要部分: "$ ! [ # $ ’ # ( $ ’ $ ) "$ ! [( ] & $) ’( & $ ’ "$ ) "’ ! ! " ] ()* ( ! " " ()* ( # # #$ ! " ($ $ ’ "$ ) "$ *+( " ! ! " ($ $ ’ "$ ) % ’ $"$ ! "
第%卷 第#期 #$$# 年 ! 月
株洲师范高等专科学校学报
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立体体积和侧面积计算中的微元法
王名学 !
(株洲师范高等专科学校 数学系, 湖南 株洲 !"#$$%)
摘 要: 分析了在定积分的应用中如何确定所求量的微元 & 讨论了求旋转体体积和侧面积时, 把
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[#, +] 弧长微分) , 即把分割后的小立体近似看成圆台 , 把小圆台侧面积视为面积微元 &
那么, 对于同一个旋转体, 计算体积和侧面积时, 都采用了 “微元法” , 为什么计算体积时 把分割后的微元近似看成圆柱体, 而在计算侧面积时把分割后的微元近似看成圆台呢?究 竟应把分割后的微元近似视为何种立体?故有必要重申微元法的基本步骤: 设所求量 ( 具 有可加性, 则: [ ! ," ] ")确定所求量 ( 与自变量 % 及其变化范围 & #)确定所求量 ( 的微元 J ( &
(责任编辑: 曾广慈
英文译校: 文爱军)
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立体体积和侧面积计算中的微元法
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 王名学 株洲师范高等专科学校,数学系,湖南,株洲,412007 株洲师范高等专科学校学报 JOURNAL OF ZHUZHOU TEACHERS COLLEGE 2002,7(2) 0次
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[ ($ " $ ’ # $ )) " $]$"$ ’ ( * "$ ) % !# " # 显然 "’ 线性主要部分为 [ ($ 前述的“面积微元” " $ ’ # $ )) " $]$"$ , $ !# " ! " $"$ 并 不是 "’ 的线性主要部分, 即不是面积 ’ 在 $ 的微分, 实际的面积微元应为: [ ($ " $ ’ # $ )) " $]$"$ ! $ !# " ! 于是 ’! ($ " !# " ! # ’ !!
的长度 ( )- ( , 作为 !+ 近似值 ( )- ( 、 & $ !& ] ( 作为弧长微分, 唯有 ( )- ( $ )* ( 以及 !& 均可, 当 !& $ & 时, ( )* (
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