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在上面的图中,我们把球切成2N个薄片,也就是每片的厚度为 h = r/N。上图中,阴影处为其中一片,它的体积是其底面积乘以高度 h。底面积是半径为AB的园,也就是 pi * AB^2。
根据勾股定理, AB^2 = r^2 - OA^2.
对于第n个切片,OA = n/N * r
因此,第n个切片的体积是
h*pi* AB^2 = pi * (r^2- OA^2) = h* pi * (r^2 - n^2/N^2 r^2)
[tx]\frac{r}{N} \pi AB^2 = \frac{r}{N}(r^2-\frac{n^2}{N^2}r^2) = \frac{\pi r^3}{N} - \pi r^3 \frac{n^2}{N^3}[/tx]
把N个切片的体积加起来,就是半个球的体积了。上面的第一项好办,但第二项里面有一个 n^2,所以我们要知道怎么把 1^2 + 2^3 +...N^2求和。
可以证明,1^2 + 2^3 +...N^2 = 1/3 N^3 + 1/2 N^2 + 1/6 N
当N无限大时,上面这个数除以N^3等于 1/3.
所以,半个球的体积是
pi r^3 - 1/3 pi r^3 = 2/3 pi r^3
所以,球的体积是 4/3 pi r ^3 --- [ix]\frac{4}{3} \pi r^3[/ix]
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