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球两球面相交的面积球面S1=X^2+Y^2+Z^2=1,和球面S2=X^2+Y^2+Z^2+4X-4Y+2Z+1=0,相

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/13 16:34:11
球两球面相交的面积
球面S1=X^2+Y^2+Z^2=1,和球面S2=X^2+Y^2+Z^2+4X-4Y+2Z+1=0,相交的球的面积是多少?
S1是以原点(0,0,0)为球心的球面
S2=(x+2)²+(y-2)²+(z+1)²=8;
即:球面S2是以点(-2,2,-1)为球心,2√2 为半径的球面,设其圆心为P;
由两点距离公式得PO=√(2²+2²+1²)=3;
沿过PO的切面切开两球面,得截面为相交的两圆,设其交点为M,N;
连接MN交PO于点Q;
由于PM²+OM²=9,而PO²=9;
∴PO²=PM²+OM²;
即角PMO=90°;
而由△MOQ∽△POM得:
OQ:OM=OM:PO;
∴OQ=1/3;
所以相交的S1球的球冠的高h1=1-OQ(S1的半径减去OQ)=2/3;
由球冠面积公式S=2πRh得:
相交部分S1球冠面积S1=2π*1*2/3=4/3π;
PQ=PO-OQ=3-1/3=8/3;
所以相交部分S2球的球冠的高h2=2√2-PQ=2√2-8/3
由球冠面积公式得:
相交的S2球冠面积为S2=2π*2√2*(2√2-8/3)=4√2π(2√2-8/3);
所以两球相交部分面积为:
S=S1+S2
=16π+(4-32√2)π/3;
打完收工!