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微积分概念入门(三)

(2020-08-25 10:15:22) 下一个

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数学从高观点来说,就是用同样的思路来解决不同的问题。今天又抽空给孩子介绍了怎么用无限的概念推导金字塔的体积公式。

首先从定义出发,与三角形求面积类似,以体积的定义我们无法直接求出非正方体、长方体的体积。中小学给出的推导往往是技巧性的,下面是一个例子。

 

 

 

也可以看youtube示例:https://www.youtube.com/watch?v=5pBigy5Cwo8

6个长宽高为a的金字塔组成长宽为a,高为2a的长方体。根据长方体公式,长方体体积为2*a*a*a。 于是每一个金字塔的体积为a*a*a/3。

接下来我们用学过的无限的概念来推导出同样的结论,并且是更一般性的结论。首先我们有一个长为a宽为b高为h的金字塔,或者长宽为w(便于计算)高为h的金字塔。

我们知道如果是长为a宽为b高为h的长方体,或者长宽为w高为h的长方体,那么根据定义,很容易计算出体积。现在我们要做的是,一点点改变这个长方体,让它越来越接近金字塔,并且计算它的体积,让我们的答案越来越接近金字塔的真实体积。当我们达到无限“精确”时,就得到了我们需要的公式。

我们首先将长方体从中间分开,底部保持不变,顶部的长宽分别为原长度的一半。这样新的物体的体积比起原来的长方体更接近于金字塔的真实体积。

 

 

我们再进一步分割,如果将长方体均匀分成10份的话,我们新的物体的体积将是这样的。这样就比上面的结果更接近了。

 

 

 

 

当我们将长方体分割成n等份,n接近于无穷大时,新的物体将无限接近于金字塔。我们就得出了最终的体积公式。

 

 

 

 
 
 
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