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luckygyy

银虫 (小有名气)

[求助] 椭圆在圆柱侧表面的投影面积公式已有2人参与

如下图所示,当椭圆投影在圆柱侧表面时会形成一个新的椭圆,请问这个新的椭圆的计算公式是什么?
椭圆在圆柱侧表面的投影面积公式

在新的椭圆中,其中一个半径和原来的半径是一样的(短的那个),别外一个半径一段圆弧,我尝试计算了这段圆弧的弧长,然后用弧长当半径来计算新椭圆的面积,但是结果好像不太对,有很大的误差。 所以请教下各位应该怎么计算。
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer


【答案】应助回帖

可先以椭圆平面为xoy平面,椭圆心为坐标系原点建立右手系的xoyz直角坐标系。再分别建立椭圆和圆柱面的方程。然后在椭圆区域里对圆柱面求曲面面积的积分即可。
比如设椭圆为D:x^2/a^2+y^2/b^2=1
      取第一象限的1/4部分进行研究:
  积分区域D为:  y=b*sqrt[1-x^2/a^2]  ,0≤x≤a, 0≤y≤b  。
设圆柱面为:x^2+(z-c)^2=R^2
                    z=c+sqrt(R^2-x^2)
                   Pz/Px=-x/sqrt(R^2-x^2)
                    Pz/Py=0
投影面积:
S=4*Double Integral{[1+(Pz/Px)^2+(Pz/Py)^2]*dx*dy , (x,y)∈D}
  =4*Double Integral{R^2/(R^2-x^2)*dx*dy , (x,y)∈D}
  =4*Integral{dx*Integral{R/(R^2-x^2)*dy, 0,b*sqrt[1-x^2/a^2]}, 0, a}
  =4*b*R^2*Integral{sqrt(1-x^2/a^2)/(R^2-x^2)*dx, 0, a}
   =4*a*b*R^2*Integral{(Cosθ)^2/[R^2-a^2*(Sinθ)^2]*dθ, 0,π/2}
   再令u=tg(θ/2),则积分即可化为有理分式的积分,具体的一元积分就留给楼主了。
18楼2016-02-22 09:20:13
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