球の表面積

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2018年11月に始まった【連載 面積】ですが、ようやく最終章を迎えることができました。

中学1年生のとき疑問に思うことの1つが、ようやくここで解決することになります。



原点を中心とする半径 a の球の方程式は



で表されます。これを z について解くと



以下では、球の z ≧ 0 の部分の表面積を計算して、その結果を2倍することを考えます。



z は x と y の2変数関数です。

2変数関数については、【連載 面積(#05)】〜【連載 面積(#11)】で紹介しました。

x と y のそれぞれによる偏微分は



なので、球の上半分の表面積 Su は



で表されます。



次は極座標変換です。 【連載 面積(#13)】〜【連載 面積(#15)】で紹介しました。

上の式を極座標変換すると、



となり、さらに、



とおくと



だから、球の上半分の表面積は、





よって、球全体の表面積は、その2倍で



となるのです!・・・ようやく、ここまでたどり着きました。

う〜ん、まだ分からない!・・・という方は、是非、御来塾ください。

一緒に勉強しましょう!


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