球體表面積

球面所圍成的幾何體的面積

球體表面積是指球面所圍成的幾何體的面積,它包括球面和球面所圍成的空間,球體表面積的計算公式為S=4πr²=πD²,該公式可以利用求體積求導來計算表面積。

公式證明


周長公式計算面積

表示根號
把一個半徑為R的球的上半球橫向切成n(無窮大)份,每份等高
並且把每份看成一個類似圓台,其中半徑等於該類似圓台頂面圓半徑
球體表面積
球體表面積
則從下到上第k個類似圓台的側面積
其中,
.
;
乘以2就是整個球的表面積 ;

體積求導計算面積

球體表面積
球體表面積
可以把半徑為R的球看成像洋蔥剝皮(非縱向或橫向,而是環切)一樣分成n層,每層厚為,半徑獲得增量是 時,體積增加的部分的體積就為。
極限的思想:當n趨於無窮大的時候,記此時的半徑差為dr,當r增量趨近於零時的增加體積dv。此時球的每層的厚度就薄的像個曲面一樣,這部分很薄的體積除以dr就是球的表面積了。
導數定義為:當自變數的增量趨於零時,因變數的增量與自變數的增量之商的極限。
球的體積為 ,
球體表面積
球體表面積
所以同時求導就可得。