稜臺的體積和圓臺的側面積
圓錐體被平面切割成兩部分。 圓錐體的上半部分形狀不變,仍然是圓錐,但下半部分構成稜臺。 為了得到正圓錐體的這一部分,我們必須水平切割與底部平行。 兩個物體都有不同的體積。 在這裡學習稜臺和圓臺的體積及圓臺的側面積。
當一個實體(一般圓錐或金字塔)被平行底面的平面擷取時, 去掉上面的錐體部分,餘下的部分就是稜臺。
為了正確地想象圓錐體,設想一個完全裝滿了冰淇淋的蛋筒。當按圖中所示的方式切割錐體時,在基底與平行平面之間留下的截面就是錐體的截錐體-稜臺。
圓臺的體積
讓我們在這裡學習如何利用所給的圖求圓錐的截錐體積。 這個公式也可以幫助求出錐體形狀的金字塔截錐體的體積,包括圓臺和稜臺。
我們根據上圖推導圓臺的體積:
我們知道圓臺的體積是大圓錐體減去小圓錐體,因此有,
其中h=H+h’, 現在需要求出 h’, 根據相似的三角形,很容易解出:
將h’ 和h=H-h’帶入上面的體積等式做差,就可以得出圓臺的體積公式:
對於廣義的稜臺它的體積公式:
如果稜臺的高為H,上下底面積分別是S1和S2,
因此圓臺體積是稜臺體積的特殊形式。
圓臺的側面積的計算
根據上圖,小圓錐體和大圓錐體的橫截面是相似的三角形,我們可以看到 :
解s, 得出:
由此可以得出圓臺的側面積公式:
例題
圓錐體被水平的平面切割。 截錐體圓頂半徑10m,圓底半徑3m。 截錐體高度為24米。 如果圓臺高度為24m,則求圓臺的側表面積。
解:
半徑為r1 = 10m, r2 = 3m
高度,H = 24m
首先,我們需要找到截錐體的母線長l,透過公式:
L =√[
+
]
=√(49 + 576)
=√625
= 25米
圓臺的側面= π(r1 + r2)l
LSA =π(10 + 3)25
= 325π平方米。