我们还是逮住之前的那个圆锥(截面面积是πh2) , 然后把烦人的 π 除去 , 截面积就成了 h2 。那么谁的截面积是用 h2 表示呢?答:边长和高度都是 r 的四棱锥 。

文章插图
a. 除去 π 后 , 圆锥变成了四棱锥(平视图)

文章插图
b. 四棱锥每一个横截面都是边长为 h 的正方形(斜视图)
这下好了 , 仅仅是做了个除法 , 问题似乎已经简单多了!
但你可能还是会问 , 四棱锥的体积又要怎么计算呢?别着急 , 我们先好好观察一下这个四棱锥 。它的顶点在中心上方 , 感觉还是不够友好 , 怎么能再变换一下形状呢 , 没错 , 是时候祭出祖暅原理了 。

文章插图
把顶点移到一个角上 , 新的四棱锥有三条互相垂直的边 , 并且体积不变
到了这里 , 问题基本上已经解决了 。什么 , 你还没看出来?调动你的空间想象力 , 调整一下角度 , 把这样的四棱锥放在正方体里似乎正合适 , 你能看出可以同时放进几个吗?

文章插图
为了让你们相信是 3 个而精心制作的 gif 动图
是 3 个!万事大吉~
正方体的体积显然是 r3 , 这样一来 , 四棱锥体积就是 r3/3 。接着 , 对应圆锥的体积只需要乘上 π , V圆锥= r3/3*π 。最后半球的体积 V半球= V圆柱 - V圆锥= πr3-πr3/3 = 2/3 (πr3) , 所以 V球= 4/3 (πr3) , 是不是和书上写的公式一模一样呢!
成功算球!完结撒花~
作为一期数学类的硬核推送 , 小编想说的是 , 很多时候只要切换一下思路 , 尝试别的工具 , 就可能开辟出新的道路 。
所谓的数学之光 , 我想也就是在这里 。
参考资料
Ⅰ. https://youtu.be/4_BEpekImQg
Ⅱ. https://b23.tv/av33120854
编辑:Quanta Yuan
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