圆柱体

数学上,圆柱(cylinder,cylindrical column)或圆柱体,古稱圓堡壔圓囷[https://web.archive.org/web/20060218161015/http://book.tngs.tn.edu.tw/database/scientieic/content/1981/00080140/0004.htm],是以一个圆为底面,上或下移动一定的距离,所经过的空间叫做圆柱体,包括直圆柱、斜圆柱。广义的圆柱,也包括椭圆柱(elliptic cylinder)。

圆柱是一个二次曲面,也就是说,一个三维曲面,满足以下直角坐标系中的方程:

:\left(\frac{x}{a}\right)^2 + \left(\frac{y}{b}\right)^2 = 1

这个方程是用于椭圆柱的,是对于普通圆柱(a=b)的一个推广。更一般的是柱体(column)——横截面可以是任何曲线。

圆柱是一个退化二次曲面,因为至少有一个坐标(这里就是z)不出现在方程中。在有些定义中,圆柱面根本不视为二次曲面。

在日常使用中,圆柱指一个直圆柱的有限段,其两端闭合形成圆形表面,如右图所示。若圆柱半径为r,长度为h,则它的体积为
:V = \pi r^2 h \,

九章算術記載的公式是:「周自相乘,以高乘之,十二而一。」

而它的表面积为

:A = 2\pi r ( r + h ) \,

对于给定的体积,最小表面积的圆柱满足h = 2r。对于给定的表面积,最大体积的圆柱也满足h = 2r

也有几种不太常見的圆柱类型。这些是虚椭圆柱

:\left(\frac{x}{a}\right)^2 + \left(\frac{y}{b}\right)^2 = -1

双曲柱面

:\left(\frac{x}{a}\right)^2 - \left(\frac{y}{b}\right)^2 = 1

以及抛物柱面

:x^2 + 2y = 0 \,

参考

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