祖暅原理解释球的体积公式

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什么是祖暅原理?原话是“幂势既同,则积不容异”

“幂”是截面积,“势”是立体的高。意思是两个同高的立体,如在等高处的截面积相等,则体积相等。更详细点说就是,界于两个平行平面之间的两个立体,被任一平行于这两个平面的平面所截,如果两个截面的面积相等,则这两个立体的体积相等。上述原理在中国被称为祖暅原理,国外则一般称之为卡瓦列利原理。(来自百度)

用这个原理可以解释很多立体图形的体积公式。如下图,球的半径为R,再做一个底面半径为R,高为R的圆柱。在圆柱之中倒立接一个,底面半径为R,高为R的圆锥

然后用平行面去截取,得到截面。截球的,截圆柱圆锥得圆环

那么圆环面积时时等于圆的面积,这就满足了幂势既同,假设平面高度为d,容易计算得到两个面积!

下图,显然PAH为等直

所以体积相等,就能推倒出球的体积公式!

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