在求球的体积与表面积时,都用到了分割,以直代曲,聚零为整,求近似值,变有限为无限,化近似和为准确和等思维方法.下面我们用类似方法解决这类问题.
椭圆绕着它的一条轴旋转一周(半周亦可)所得的几何体叫做椭球,或者空间与两个定点F1,F2的距离的和等于或小于常数(大于| F1F2|)的点的轨迹叫做椭球.
设椭球是由长半轴长为a,短半轴长为b的椭圆绕其短轴所在直线旋转得到,试用a,b表示该椭球的体积.
解:如图为半椭球,在yOz平面内,半椭圆ABC的方程为
(a>b>0,z≥0) ①
把OA作n等分,经过这些分点,用一组平行于底面的平面把半椭球切割成n层,每一层都近似于一个圆柱形的“薄圆片”,这些“薄圆片”的体积之和就是半椭球的体积.
这些圆柱的高就是“薄圆片”的厚度,底面就是“薄圆片”的下底面.由方程①知,第二层(由下向上数)“薄圆片”的下底半径
满足
∴ ,i=1,2,…,n.
于是第i层“薄圆片”的体积是,i=1,2,…,n.
半椭球的体积是
②
容易看出,当所分层数不断增加,也就是n不断变大时,②式的精确程度越来越高.如果n变为无穷大,那么就能由②式推出V半椭球的准确值.随着n的增大,越来越小,当n变得无穷大时,趋近于0.这时就能由②式推得
V半椭球= ∴V椭球=