測量:周長、面積、表面積與體積

平截頭體

/ FRUSS-tum /

取一個圓錐或角錐,用一個平行於底的切面把它的尖頂切掉。剩下的部分——介於底和切面之間的那塊,像燈罩、水桶,或紙咖啡杯——就是平截頭體。這個字在拉丁文中是「斷下來的一塊」之意;水桶的形狀和建築底座的截頭金字塔都是日常的平截頭體。

平截頭體有兩個大小不同的平行面(原來的底和較小的切面),由一條傾斜的帶面相連。求其體積最乾淨的方法是相減:取整個原圓錐或角錐的體積,減去從頂部切掉的小圓錐或小角錐的體積,兩者都用 V = (1/3) · B · h。對於底半徑為 R 和 r、高為 h 的圓錐截頭體,也有直接公式 V = (1/3) · pi · h · (R^2 + R·r + r^2)。圓錐截頭體的側(斜)面積為 pi · (R + r) · L,其中 L 是截頭體的斜高。

最常見的錯誤是把平截頭體當成某個「平均」半徑的簡單角柱或圓柱——它不是,這種捷徑會給出錯誤的體積,因為橫截面隨著高度上升是非線性地縮小。當切面位於頂點時,你還原成完整的圓錐;當切面位於底時,你得到一個高為零的平圓盤——平截頭體在這兩個極端之間插值。

一個水桶(圓錐截頭體),底半徑 5 公分、頂半徑 8 公分、高 12 公分,體積為 (1/3)·pi·12·(8^2 + 8·5 + 5^2) = 4·pi·(64 + 40 + 25) = 4·pi·129 = 516·pi ≈ 1621 cm^3。

平截頭體是把圓錐或角錐的尖頂以平行於底的方式切掉後剩下的部分。

平截頭體不是平均半徑的圓柱;橫截面是非線性變化的,所以要用相減法,或用正確的 R^2 + R·r + r^2 公式。

又称
truncated cone or pyramid截頭錐截頭體