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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 数学 » 数学综合 » 求抛物线的表面积，谢谢
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douhaosuda

木虫 (正式写手)

[求助] 求抛物线的表面积，谢谢

各位大神，我的数学很差，想麻烦高手求解一下这个抛物线绕着y轴旋转一周（180度也行）所组成的曲面的表面积，有点类似于半球的表面积，但不是，也不用计算底面积，谢谢了~公式我打不出来，就在附件里，还有一张简单的图片，谢谢了
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  • 附件 1 : 求教.doc
    • 2013-11-29 10:35:03, 54.5 K

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新手初来咋到，大侠们多多指教哈
1楼 2013-11-29 10:35:45
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer
抱歉，前帖少了个除号/，结果应为：
    S=π*{sqrt(1+4*n^2)]^3-1]}/[6*n^2]*r^2
当n=1,
       S=[5*sqrt(5)-1]/6*π*r^2
         ≈1.697*π*r^2
  只有当曲线为x^2+y^2=r^2时，结果才为2*π*r^2 。
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9楼2013-11-30 09:47:40
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer

【答案】应助回帖

若是计算绕x轴旋转的曲面面积，则曲面面积微元为：
      dS=dL*2*π*y=2*π*[-n/r*x^2+n*r]*sqrt{1+(-2*n*x/r)^2*^2}*dx
       注意在求积微元表达式中，只是将原来的x换成y，其余不变。仔细体会一下。
       故：
        S=Integral{dS,-r ,r}=2*Integral{dS , 0 , r}=......
       上市是借助偶函数的性质化简积分区间。这些积分也不难，很容易积出来。
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18楼2013-12-02 20:12:56
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feixiaolin

荣誉版主 (文坛精英)

优秀版主
取第一象限，x=r*sqrt[1-y/(nr)]
曲面=2*pi*x对y在[0，nr]上的积分，
即 2*pi*r*Integrate[ Sqrt[1-y/(nr)], {y, 0, nr} ]
前往  http://www.wolframalpha.com/
Integrate[ Sqrt[1-y/a], {y, 0, a} ]=2a/3
曲面=2*pi*r*2(nr)/3=4*pi*n*r^2/3

[ Last edited by feixiaolin on 2013-11-29 at 15:00 ]
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2楼2013-11-29 11:30:20
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
求解过程：
y=-n/r*x^2+n*r ，则 y'=-2*n/r*x ,设曲线弧长为L,曲面面积为S，则有：
S=Integral{dL*2*π*x,0,r}
  =Integral{sqrt{1+4*n^2/r^2*x^2}*2*π*x*dx,0,r}
  =π*[sqrt(1+4*n^2)-1]/[2*n^2]*r^2

完毕。
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3楼2013-11-29 13:35:31
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douhaosuda

木虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by peterflyer at 2013-11-29 13:35:31
求解过程：
y=-n/r*x^2+n*r ，则 y'=-2*n/r*x ,设曲线弧长为L,曲面面积为S，则有：
S=Integral{dL*2*π*x,0,r}
  =Integral{sqrt{1+4*n^2/r^2*x^2}*2*π*x*dx,0,r}
  =π*/*r^2

完毕。...

你好，由于我的愚笨，我没有怎么看懂~但是我觉得当n=1时，面积应该是2*pi*r^2,不知道大神觉得呢？还有为什么除号前面的n和后面的n^2不进行消除呢？非常感谢你
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4楼2013-11-30 08:59:06
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douhaosuda

木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by feixiaolin at 2013-11-29 11:30:20
取第一象限，x=r*sqrt
曲面=2*pi*x对y在上的积分，
即 2*pi*r*Integrate
前往  http://www.wolframalpha.com/
Integrate=2a/3
曲面=2*pi*r*2(nr)/3=4*pi*n*r^2/3
...

你好，谢谢你的回答，但是我将n=1带入后，结果并不是2*pi*r^2，也就是半球的表面积，还望大神给予回复，谢谢？？
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新手初来咋到，大侠们多多指教哈
5楼2013-11-30 09:07:14
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer
引用回帖:
4楼: Originally posted by douhaosuda at 2013-11-30 08:59:06
你好，由于我的愚笨，我没有怎么看懂~但是我觉得当n=1时，面积应该是2*pi*r^2,不知道大神觉得呢？还有为什么除号前面的n和后面的n^2不进行消除呢？非常感谢你...

前面是π，即3.1415926......,不是n。另外，积分积错了，应更正为：π*{sqrt(1+4*n^2)]^3-1]}[6*n^2]*r^2   。当n=1时，S=1.697*π*r^2
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6楼2013-11-30 09:26:18
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feixiaolin

荣誉版主 (文坛精英)

优秀版主
引用回帖:
5楼: Originally posted by douhaosuda at 2013-11-30 09:07:14
你好，谢谢你的回答，但是我将n=1带入后，结果并不是2*pi*r^2，也就是半球的表面积，还望大神给予回复，谢谢？？...

抛物线方程与圆方程有区别。
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7楼2013-11-30 09:34:22
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer

【答案】应助回帖

作此题的思路是：截取一段曲线微元dL, 则该微元绕y轴旋转一圈的面积为：dS=dL*2*π*x=sqrt{1+[y']^2}*dx*2*π*x=2*π*x*sqrt{1+4*n^2/r^2}*dx
然后对dS从0到r求定积分即可。
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8楼2013-11-30 09:37:36
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douhaosuda

木虫 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by feixiaolin at 2013-11-30 09:34:22
抛物线方程与圆方程有区别。...

谢谢，我懂了~
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新手初来咋到，大侠们多多指教哈
10楼2013-11-30 19:51:12
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