球體積公式裡面的4/3,就是一個係數而已,沒有特別的地方,就像三角形面積公式
「S=1/2*底*高」中的1/2一樣。
我們來看半徑為r,關於圓的幾個公式:
圓的周長L=2πr;
圓的面積S=πr^2;
球的表面積S=4πr^2;
球的體積V=(4/3)πr^3;
學過微積分的話很容易看出,圓的周長對r積分就是圓的面積,球的表面積對r積分就是球的體積,公式為(C為常數):
∫2πrdr=πr^2+C;
∫4πr^2=(4/3)πr^3+C;
這其中有著深層的聯繫,比如一個球體,我們在球面取一個二維曲面三角形,當曲面三角形的邊長無限小時,曲面三角形近似為平面三角形,三角形的頂點連線球心,就得到一個三稜錐。
三稜錐的高就是r,三稜錐的體積為dV=(1/3)r*dS,那麼對整個球面積分,就得到了球的體積:
或者我們也可以規規矩矩地建立直角坐標系,然後得到球的體積公式,如下圖:
但是這個看不出公式中係數的意義;又或者我們對比高為R,圓錐和圓柱的體積公式,如下圖:
可以看出半球的體積,正好處於圓錐體積和圓柱體積之間,但這僅僅是一個係數而已,係數4/3確實沒有特別的地方。
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