计算椭球面x^2/a^2+y^2/b^2+z^2/c^2=1所围成椭球体的体积

发布时间:2019-08-07 21:13:14

要求详细过程

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V=∫(-a,a) S(x) dx截面:y^2/[(1-a^2/x^2)b^2] + z^2/[(1-a^2/x^2)c^2]=1因此,截面积S(x)=bc(1-x^2/a^2)π那么,V=∫(-a,a) S(x) dx=∫(-a,a) bc(1-x^2/a^2)π dx=bcπ∫(-a,a) 1-x^2/a^2 dx=bcπ(x-x^3/3a^2) | (-a.a)=[abcπ-abcπ/3]*2=(4/3)abcπ

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本题用重积分可以算出,结果是:V=(4/3)πabc. 我们不去抄书。直观地说明一下: 球x²+y²+z²=a² 体积V=(4/3)πa³. 方程改写为:x²/a²+y²/a²+z²/a²=1。 把球沿y轴向两侧拉压至b/a倍。体积增至b/a倍,V=(4/3)πa³×b/a                                             =(4/3)πa²b. 而球也变成了椭球x²/a²+y²/b²+z²/a²=1. 再把此椭球沿z轴向上下拉压至c/a倍.变成了椭球x²/a²+y²/b²+z²/c²=1. 而体积也再增加至c/a倍,达V=(4/3)πa²b×c/a=(4/3)πabc.

V=∫(-a,a) S(x) dx截面:y^2/[(1-a^2/x^2)b^2] + z^2/[(1-a^2/x^2)c^2]=1因此,截面积S(x)=bc(1-x^2/a^2)π那么,V=∫(-a,a) S(x) dx=∫(-a,a) bc(1-x^2/a^2)π dx=bcπ∫(-a,a) 1-x^2/a^2 dx=bcπ(x-x^3/3a^2) | (-a.a)=[abcπ-abcπ/3]*2=(4/3)abcπ

作变换x=arsinucosv,y=brsinusinv,z=crcosu,则J=abcr^2*sinu,椭球体积=8∫<0,π/2>du∫<0,π/2>dv∫<0,1>abcr^2*sinudr=(4π/3)abc∫<0,π/2>sinudu=4πabc/3.

椭球体积公式是:V=(4π/3)abc

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