論狗熊掰棒子
想寫(xiě)這些東西是因?yàn)樗旱臅r(shí)候有人po出一道題:

太長(zhǎng)/太亂不看版:

對(duì)于高為三的圓錐pomusetsu來(lái)說(shuō),當(dāng)pomu圓錐的體積占pomusetsu圓錐的體積八分之一時(shí),pomu的高是多少。
當(dāng)看到這是第四道選擇題而我第一時(shí)間沒(méi)想到答案是多少的時(shí)候,莫名的勝負(fù)欲便燃了起來(lái)。適逢復(fù)活節(jié)放假,手頭沒(méi)有要緊事便寫(xiě)了起來(lái)。
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第一個(gè)想法便是積分,圓錐可以看作是三角形繞直角邊轉(zhuǎn)個(gè)2π形成的。那么對(duì)于繞一個(gè)邊轉(zhuǎn)動(dòng)求體積這個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō),可以使用公式:

對(duì)于解決問(wèn)題來(lái)說(shuō)只需要將三角形以函數(shù)f(x)的形式描述出來(lái)就可以了。
對(duì)于圓錐pomusetsu來(lái)說(shuō),可以看作它是由底邊為圓錐pomusetsu的半徑,高度為三的三角形:

將它逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)九十度躺在x軸上,頂點(diǎn)放在原點(diǎn)上,易得其斜邊表達(dá)式f(x)為:

眾所周知,圓錐的體積公式為:

連立兩個(gè)公式求解圓錐pomu高:

已知h為三:



感謝馬門(mén)為這個(gè)想法投入的思考。
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我一開(kāi)始的想法是三重積分硬算體積,但是在寫(xiě)了三張紙還發(fā)現(xiàn)不知道哪里抄錯(cuò)了導(dǎo)致結(jié)果完全不知所云遂放棄這個(gè)想法,還是從定積分下手比較簡(jiǎn)單。
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對(duì)于圓錐來(lái)說(shuō),其可以看作由無(wú)窮多個(gè)半徑逐漸變小的同心的圓柱堆疊:

(感謝漢諾塔讓我不用再畫(huà)一個(gè)示意圖)
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對(duì)于同心圓們的半徑來(lái)說(shuō),其隨高度線性遞減,所以可以表示為:

對(duì)于圓錐pomu來(lái)說(shuō),它的半徑就是:

(x為圓錐pomu的底所在的高度)
只需要將這個(gè)關(guān)系再套一遍,即可得到圓錐pomu的半徑隨高度變化的表達(dá)式:

眾所周知圓柱的體積為:

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所以圓錐pomu的無(wú)限矮的圓柱們的集合可以表示為:

便可以表達(dá)為積分式:

將這個(gè)積分式層層剝開(kāi):

拆分化簡(jiǎn)可得:

通過(guò)現(xiàn)代科技的幫助可解x得:

答案為?3-x。
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就在我們感嘆怎么第四道選擇題這么麻煩的時(shí)候,來(lái)自rin師傅的幾句話讓琢磨積分的人成了小丑:



呃
我是弱智。