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球の表面積
作成: 2013-01-25
更新: 2013-01-25
球の表面積の計算は,つぎの2つの適用である:
区分求積
長方形の面積の計算公式
いま,半径rの球面を考える:
これの面積を,つぎの区分求積で考える:
このとき,図のスライスの面積は,ヨコが 2πrcosx でタテが rΔx の長方形の面積で近似される。
この長方形の面積は,
2πr
2
cosx Δx
である。
そこで,球の表面積は,つぎの積分で求められる:
こうしてつぎの結論になる:
「半径rの球の表面積は,4πr
2
で求められる。」
なお,スライスの面積の近似計算
(2πr
2
cosx)×( Δx)
を
(2πr)×(rΔx cosx)
と見直すと,これは,球を囲む円筒上のつぎの面積を計算していることになる:
よって,球の表面積は,<底が半径rの円で高さが2rの円柱>の側面の面積と等しい。
そしてこの側面の面積を計算すると
(2πr)×(2r)= 4πr
2
となり,上の区分求積で求めた結果と確かに一致する。