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2020年12月8日 星期二

圓柱體被平面截出的體積

圓柱體底面圓半徑為R,平面E過底面圓直徑且與底面夾角為θ,求圓柱體被平面E截出的體積為何?

上圖綠色體積即為下圖的綠色體積。


底面圓方程式為\(x^2+y^2=R^2\),所求體積由許多直角三角形所累積而成,如上圖的紅色三角形;該三角形與底面圓的交點坐標為\((x,y)\),則三角形的底長為\(y\),高為\(y\tan \theta\),因此三角形面積為\({1\over 2}y^2\tan\theta ={1\over 2}(R^2-x^2)\tan \theta\),所求體積為\(\int_{-R}^R {1\over 2}(R^2-x^2)\tan \theta\;dx =\bbox[red,2pt]{ {2\over 3}R^3\tan \theta}\)


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