帕普斯定理
帕普斯定理,這里專指物理學(xué)中關(guān)于確定物體質(zhì)心的定理,在百度百科中給出了這樣的定義:
1、若平面曲線C,繞直線L旋轉(zhuǎn)(C和L共面且C在L的一側(cè)),則所得旋轉(zhuǎn)曲面的面積S,等于母曲線C的長度,與C的重心在旋轉(zhuǎn)過程中所走路程的長度的乘積;
2、若部分平面A繞同一平面內(nèi)的一條直線旋轉(zhuǎn)(此直線至多只能為A共邊界點(diǎn)),則所得旋轉(zhuǎn)體的體積V,等于A的面積,與A的重心在旋轉(zhuǎn)過程中所走路程長度的乘積。
這個定理的證明并不復(fù)雜,我們以第二個為例(平面形式)來給出證明:
我們假設(shè)平面區(qū)域面積存在,假設(shè)為單連通區(qū)域(若為復(fù)連通區(qū)域可通過有限條割線分割成單連通區(qū)域討論),記其旋轉(zhuǎn)軸為x軸如圖

因?yàn)槭蔷鶆蚍植嫉奈覀兛紤]重心公式中的縱坐標(biāo),即
其中A為平面區(qū)域的面積,
為面積微元
又由我們給出的條件,則有:
另一方面,旋轉(zhuǎn)體的體積為
綜上,有質(zhì)心運(yùn)動距離C與旋轉(zhuǎn)體體積V的關(guān)系:
于是帕普斯定理證畢!
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