圆锥

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圆锥

2024-02-29 06:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

圆锥 圆锥底面半徑為r、高為h、斜高為c、斜高與高的角為θ的圓錐類別 幾何體數學表示法施萊夫利符號 Lua错误 在Module:SchläfliSymbol的第133行:attempt to index field 'wikibase' (a nil value)性質表面積 πr2 + πrl體積 (πr2h)/3組成與佈局面的種類 1個圓形底面1個錐形曲面側面 一个直圆锥 一個直角錐和一個斜角錐

圓錐也称为圆锥体,是一种三维幾何體,是平面上一个圆以及它的所有切线和平面外的一个定点确定的平面围成的形体。圆形被稱为圆锥的底面,平面外的定点稱为圆锥的頂點尖端,顶点到底面所在平面的距离称为圆锥的高。通常“圆锥”一词用来指代正圆锥,也就是圆锥顶点在底面的投影是圆心时的情况。正圆锥可以定义为一個直角三角形绕其中一條直角邊旋轉一周得到的几何体,这个直角三角形的斜边称为圆锥的母线。顶点在底面的投影不在圆心,这样的圆锥称为斜圆锥。正圆锥可以由平面截圆锥面得到,斜圆锥则不能。倾斜平面截取圆锥面得到的几何形体叫做椭圆锥

目录 1 性质 1.1 体积 1.1.1 母线 1.2 表面积和侧面积 1.3 重心 2 参考资料 3 參見 性质

正圆锥是基本的旋转体之一,由直角三角形以其中一条直角边所在的直线为旋转轴进行旋转得到。三角形的斜边长称为圆锥的母线

体积

設圆锥的底面圓半徑为 r {\displaystyle r} ,圆锥的高为 h {\displaystyle h} ,底面圆面积为 S {\displaystyle S} ,体积为 V {\displaystyle V} ,那么圆锥体的体积可以通过以下公式计算:

V = 1 3 S h = 1 3 π r 2 h . {\displaystyle V={\frac {1}{3}}Sh={\frac {1}{3}}\pi r^{2}h.}

其中底面圆面积: S = π r 2 . {\displaystyle S=\pi r^{2}.}

圆锥的体积公式可以从祖暅原理推出。祖暅原理说明,如果两个高度相同的立体形体在所有等高截面上面积都相等,那么它们体积相等。以圆锥底面为基准面,放置一个底面积为 π r 2 {\displaystyle \pi r^{2}} 的正方锥,那么,在任何的高度 0 ≤ x ≤ h {\displaystyle 0\leq x\leq h} 上,与基准面平行的平面截圆锥的截面面积都等于截正方锥的截面面积。所以圆锥的体积等于正方锥的体积,也就是 1 3 π r 2 h {\displaystyle {\frac {1}{3}}\pi r^{2}h} 。[1]另外,用现代的定积分方法也可以直接计算圆锥的体积公式,方法如下:

V = π ∫ ( x 2 + y 2 ) 2 d z = π ∫ 0 h [ ( h − z ) r h ] 2 d z = 1 3 π r 2 h {\displaystyle {\begin{aligned}V&=\pi \int \left({\sqrt {x^{2}+y^{2}}}\right)^{2}\,\mathrm {d} z&=\pi \int _{0}^{h}\left[{\frac {\left(h-z\right)r}{h}}\right]^{2}\,\mathrm {d} z&={\frac {1}{3}}\pi r^{2}h\end{aligned}}} 母线

圓錐的母线是一條從圓上的任何一點到錐體的頂點的直線,可被表達成 r 2 + h 2 {\displaystyle {\sqrt {r^{2}+h^{2}}}} ,其中 r {\displaystyle r} 是圓錐底部的半徑, h {\displaystyle h} 是圓錐的高度。這可以由勾股定理證明。

表面积和侧面积

正圆锥的侧面可以展开为平面上的一个扇形。这个扇形所在的圆半径就是圆锥的母线,对应的圆弧长为底部圆形的周长。设圆锥的母线为 l {\displaystyle l} ,斜高可以表示为: l = r 2 + h 2 {\displaystyle l={\sqrt {r^{2}+h^{2}}}} 。设圆锥的表面積为 S t {\displaystyle S_{t}} ,侧面积为 S c {\displaystyle S_{c}} ,侧面积(也就是扇形的面积)可以用以下公式计算:

S c = π r l = π r r 2 + h 2 {\displaystyle S_{c}=\pi rl=\pi r{\sqrt {r^{2}+h^{2}}}}

表面积等于侧面积与底面圆面积的和,也就是:

S t = S + S c = π r 2 + π r l = π r ( r + l ) = π r ( r + r 2 + h 2 ) . {\displaystyle S_{t}=S+S_{c}=\pi r^{2}+\pi rl=\pi r(r+l)=\pi r\left(r+{\sqrt {r^{2}+h^{2}}}\right).} 重心

一个实心且质地均匀的正圆锥的重心在其底面与顶点连线上,位于顶点下 3 4 {\displaystyle {\frac {3}{4}}} 处。

参考资料 ^ 应用祖暅原理求圆锥曲线绕轴旋转所得旋转体的体积. Retrieved on 10月 9, 2013.

參見 棱錐:底面不同 圓柱:頂面不同 几何学术语点 頂點 交點 中點 角 極值點 最值點 臨界點 驻点 鞍點 直线和曲线 线段 射线 直线 切线 (主)法线 副法線 曲线 圆锥曲线 双曲线 抛物线 正弦曲線 螺线(阿基米德螺线、等角螺线……) 摆线(最速降線問題) 悬链线 曳物线 漸開線 渐屈线 渐近线 测地线 邊 周界 弦 弧 垂直平分線 二次曲线 代數曲線 椭圆曲线 超橢圓 星形线 三尖瓣线 方圓形 勒洛三角形 平面圖形 圆(广义圆) 椭圆 扇形 弓形 环形 多边形 三角形 四邊形 五边形 六边形 多边形 正多边形 梯形 平行四边形 菱形 矩形 正方形 鷂形 卵形线 梭形 星形 五角星 六角星 立體圖形 多面体 正多面體 四面體 長方體 立方體 平行六面体 棱柱 反棱柱 棱锥 棱台 圆柱体 圆锥 圆台 椭球(長球體、扁球體) 球體 球缺 球冠 球台 準線 母線 曲面 二次曲面 旋轉曲面 抛物面 雙曲面 马鞍面 球面 橢球面 類球面 环面 莫比乌斯带 流形 黎曼曲面 高維空間 超平面 超面 超曲面 胞 多胞形 超球體 超方形 超立方體 克莱因瓶 四維柱體柱 圖形關係 相似 全等 對稱 平行 垂直 相交 相切 相離 镜像 旋转 反演 截面 缩放 三角形關係 相似三角形 全等三角形 量 距离 长度 周长 弧长 高度 面积 表面積 体积 容積 角度 曲率 撓率 離心率 凹凸性 有向曲面 可展曲面 直紋曲面 作圖 尺 直尺 三角尺 圆规 尺规作图 二刻尺作圖 分支 平面幾何 立体几何 三角学 解析几何 微分几何 拓扑学 图论 摺紙數學 欧几里得几何 非欧几里得几何(双曲几何、球面幾何……) 分形 理論 定理 公理 定义 數學證明 分类 主题 共享资源 专题


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