请用三重积分的方式计算一个纸杯的体积
时间: 2023-06-19 22:05:20 浏览: 318
行业文档-设计装置-一种纸杯架.zip
假设我们的纸杯形状为旋转曲面,可以通过以下方式计算其体积:
首先,我们需要确定纸杯的形状。假设纸杯的底面是一个半径为 $r$ 的圆形,高度为 $h$,则我们可以通过绕 $z$ 轴旋转圆形得到纸杯的形状。
接下来,我们可以通过三重积分来计算纸杯的体积。设我们在 $z$ 轴上选择一段高度为 $dz$ 的微小区间,这个微小区间的高度为 $z$ 到 $z+dz$。在这个微小区间内,纸杯的截面形状为一个半径为 $r_z$ 的圆形,其中 $r_z$ 是距离 $z$ 轴的距离,可以通过勾股定理计算得到:
$$r_z = \sqrt{r^2 - z^2}$$
因此,我们可以将纸杯的体积表示为以下三重积分:
$$V = \iiint_V dV = \int_{-h/2}^{h/2} \int_0^{2\pi} \int_0^{\sqrt{r^2 - z^2}} r dr d\theta dz$$
对 $r$ 进行积分,我们可以得到:
$$V = \int_{-h/2}^{h/2} \int_0^{2\pi} \frac{1}{2} r^2 d\theta dz = \int_{-h/2}^{h/2} \pi (r^2 - z^2)dz = \frac{1}{3} \pi r^2 h$$
因此,纸杯的体积为 $\frac{1}{3} \pi r^2 h$。
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