数学文章 关于圆锥体积公式的证明

我们大约在小学四年级的时候学过圆锥的体积=等底等高圆柱的体积除以3

有人问了:怎么是除以3呢?我觉得应该是2鸭。。。(我当时就是这么想的)

也很好想,圆锥是由一个三角形转出来的,圆柱是一个长方形转出来的,三角形的面积是对应长方形的一半,那么转一圈之后,体积应该也是一半鸭?

很简单,三角形是长方形面积一半,是因为面是线叠加起来的,也就是$[0,h]$中$f(x)=\dfrac{rx}{h}$的积分。

但是体积是$f(x)=(\dfrac{rx}{h})^2\times \pi$的积分。一次的时候是两倍关系,但是现在是二次。所以就不一定是两倍了。

然后现在我们就来求$f(x)=(\dfrac{rx}{h})^2\pi$的积分。显然,$\pi(\dfrac{r}{h})^2$是常数,提出来。然后剩下$x^2$。先求不定积分得$\dfrac{1}{3}x^3$(这里已经出现$\dfrac{1}{3}$了,所以,体积公式的$\dfrac{1}{3}$是积分的时候得到的)然后用牛顿-莱布尼茨公式(说$OI$话,就是前缀和相减),$f(x)=(\dfrac{rx}{h})^2\times \pi$的定积分为代入$x=h$时的不定积分-代入$x=0$时的不定积分,也就是$\pi(\dfrac{r}{h})^2 \times \dfrac{1}{3}h^3+C-C=\dfrac{1}{3}\pi \dfrac{r^2 h^3}{h^2}=\dfrac{1}{3} \pi r^2 h$。证毕。

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