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简答题

请计算球体 $x^{2} + y^{2} + z^{2} = R^{2}$ 被圆柱面 $x^{2} + y^{2} = Rx$ 所截得且在圆柱面内的立体体积。

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答案:

解析:

首先根据题目给出的两个方程 $x^{2} + y^{2} + z^{2} = R^{2}$ 和 $x^{2} + y^{2} = Rx$,我们可以得知球体 $x^{2} + y^{2} + z^{2} = R^{2}$ 被圆柱面 $x^{2} + y^{2} = Rx$ 所截得的立体部分位于圆柱面内部。为了求解这部分的体积,我们可以使用定积分进行计算。具体地,这部分体积由两部分组成:一部分是圆柱体内部的球体体积,另一部分是球体与圆柱体相交部分的体积。由于这部分体积关于平面 $z = \frac{R}{2}$ 对称,我们可以只计算其中一半的体积,然后乘以 2。计算过程中,我们可以使用定积分计算交线部分的面积,然后乘以高 $\frac{R}{2}$ 得到这部分的体积。最终得到的体积为 $\frac{2}{3}\pi R^{3}$。

创作类型:
原创

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