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计算一些复杂几何体的体积的方法,祖暅原理

很多同学平时只注重解题刷题,却不知很多方法原理的来历背景和妙处,往往成了做题的机器,然后会说学数学到底有什么用,真正让你用数学知识去解决问题的时候又慌了,今天一起来学习这个人教A版必修里2立体几何里的祖暅原理。


祖暅是祖冲之的儿子,是一位博学多才的数学家,他继承家学,在数学上的主要成就是推算出球体的体积公式(很多人会用,但是不知道怎么来的),祖暅原理也称祖式原理,一个涉及几何求积的著名命题,公元656年,唐代李淳风注《九章》时提到祖暅的开立圆术,祖暅在求球体积时,使用的一个原理:“幂势既同,则积不容异”。

“幂”是截面积,“势”是立体的高。意思是两个同高的立体,如在等高处的截面积恒相等,则体积相等。

内容是:夹在两个平行平面间的两个几何体,被平行于这两个平行平面的任何平面所截,如果截得两个截面的面积总相等,那么这两个几何体的体积相等。

祖暅之《缀术》有云:

“缘幂势既同,则积不容异。”

下面我们来看看祖暅原理在高考中的应用

在西方,球体的体积计算方法虽然早已由希腊数学家阿基米德发现,但“祖暅原理”是在独立研究的基础上得出的,且比阿基米德的内容要丰富,涉及的问题要复杂,二者有异曲同工之妙。根据这一原理就可以求出牟合方盖的体积,然后再导出球的体积。这一原理主要应用于计算一些复杂几何体的体积上面。在西方,直到17世纪,才由意大利数学家卡瓦列里发现。于1635年出版的《连续不可分几何》中,提出了等积原理,所以西方人把它称之为“卡瓦列里原理”。其实,他的发现要比我国的祖暅晚1100多年。

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