圆柱体
数学上,圆柱(古稱圓堡壔、圓囷[1],英語:cylinder)是一个二次曲面,也就是说,一个三维曲面,满足以下直角坐标系中的方程:
- (xa)2+(yb)2=1{displaystyle left({frac {x}{a}}right)^{2}+left({frac {y}{b}}right)^{2}=1}
这个方程是用于椭圆柱的,是对于普通圆柱(a=b)的一个推广。更一般的是柱体——横截面可以是任何曲线。
圆柱是一个退化二次曲面,因为至少有一个坐标(这里就是z)不出现在方程中。在有些定义中,圆柱面根本不视为二次曲面。
在日常使用中,圆柱指一个直圆柱的有限段,其两端闭合形成圆形表面,如右图所示。若圆柱半径为r,长度为h,则它的体积为
- V=πr2h{displaystyle V=pi r^{2}h,}
九章算術記載的公式是:「周自相乘,以高乘之,十二而一。」
而它的表面积为
- A=2πr(r+h){displaystyle A=2pi r(r+h),}
对于给定的体积,最小表面积的圆柱满足h = 2r。对于给定的表面积,最大体积的圆柱也满足h = 2r。
也有几种不太常見的圆柱类型。这些是虚椭圆柱:
- (xa)2+(yb)2=−1{displaystyle left({frac {x}{a}}right)^{2}+left({frac {y}{b}}right)^{2}=-1}
和双曲柱面:
- (xa)2−(yb)2=1{displaystyle left({frac {x}{a}}right)^{2}-left({frac {y}{b}}right)^{2}=1}
以及抛物柱面:
- x2+2y=0{displaystyle x^{2}+2y=0,}
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