球冠與球缺、球錐與立體角
????????球冠,是指一個(gè)球面被平面所截后剩下的曲面。

????????球冠的高,是指球冠頂點(diǎn)到截面的距離。

????????下面來(lái)推導(dǎo)球冠的面積。
????????不妨記母線與軸線的夾角為,我們有
????## 這里的計(jì)算方法和計(jì)算球體表面積類似,只是積分上下限變化,也可以用阿基米德那一套去做,不再重復(fù)證明。

????????這里有一個(gè)非常巧妙的結(jié)論。
????????其中為球冠的高。
????## 球冠與截面組成的圖形的體積,又稱球缺,會(huì)放在后面計(jì)算。


????????上圖是一個(gè)球錐(球冠加棱錐側(cè)面),全稱球面棱錐。
????????下面計(jì)算球錐的表面積與體積。
????????根據(jù)球冠面積的公式,得到
????????根據(jù)體積與面積等比例分配的原理,得到
????????我們來(lái)觀察其中等比例分配意味著什么。
????????在扇形面積推導(dǎo)中,我們同樣用到了等比例分配這件事。
????????這里的是扇形的圓心角。
????????那么,我們是否可以認(rèn)為,一個(gè)三維空間內(nèi)的面同樣有角?
????????定義:以錐體的頂點(diǎn)為球心作球面,該錐體在球表面截取的面積與球半徑平方之比為該錐體的立體角。
????????立體角和角度一樣,是一個(gè)無(wú)量綱量。
????????根據(jù)定義,容易得到球冠的立體角為
????????特別的,令
????????得到球面的立體角為
????????據(jù)此,我們改寫(xiě)球冠表面積、球錐體積公式。

????????下面簡(jiǎn)單計(jì)算球冠與截面組成的圖形的體積。
????????如果用高表示,消去,得到