如何用定积分推导圆的面积公式?

RT
2025-01-21 15:37:52
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回答1:

要先看看偏导数和重积分,极坐标,等等了,推导如下 偏导数的符号我用ψ来表示了,那个符号打不出

曲面面积公式:S=∫∫(D)√1+(ψz/ψy)^2+(ψz/ψx)^2 dxdy

if球的半径为a

取上半球的方程z=√a^2-x^2-y^2

它在x0y上的投影区域D=(x,y)x^2+y^2≤a^2

ψz/ψy=-x/√a^2-x^2-y^2

ψz/ψx=-y/√a^2-x^2-y^2

√1+(ψz/ψy)^2+(ψz/ψx)^2 =a/√a^2-x^2-y^2

因为该函数在D上无界,不能直接用面积公式,弦先去一个区域D1=(x,y)x^2+y^2≤b^2 (0<b<a)

计算出面积后使b→a,便计算出面积

S1=∫∫(D1)a/√a^2-x^2-y^2 dxdy
用极坐标:

S1=∫∫(D1)a/√a^2-ρ^2 ρdρdθ=a*∫(2π,0)dθ*∫(b,0)ρdθ/√a^2-ρ^2

=2πa*∫(b,0)ρdθ/√a^2-ρ^2
=2πa(a-√a^2-b^2)
当b→a

求得S=2πa^2
这是半个球的面积

S球=4πa^2