กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 8 นาที

กระบอกสูบ

ทรงกระบอก ( จากภาษากรีกโบราณκύλινδρος ( kúlindros ) ' ลูกกลิ้ง, แก้วน้ำ' ) ตามประเพณีแล้วถือเป็นทรงสามมิติ ซึ่งเป็นหนึ่งใน...

กระบอกสูบ

ทรงกระบอก ( จากภาษากรีกโบราณκύλινδρος ( kúlindros ) ' ลูกกลิ้ง, แก้วน้ำ' ) [ 1 ]ตามประเพณีแล้วถือเป็นทรงสามมิติ ซึ่งเป็นหนึ่งใน รูปทรงเรขาคณิตโค้งพื้นฐานที่สุดในเรขาคณิตเบื้องต้นถือว่าเป็นปริซึมที่มีฐานเป็นวงกลม 

ในสาขาเรขาคณิตและโทโพโลยี สมัยใหม่หลายสาขา ทรงกระบอกอาจถูกนิยามว่าเป็นพื้นผิวโค้งอนันต์ได้ เช่นกัน การเปลี่ยนแปลงความหมายพื้นฐาน—จากของแข็งเป็นพื้นผิว (เช่นลูกบอล แข็ง เทียบกับ พื้นผิว ทรงกลม )—ได้สร้างความกำกวมในคำศัพท์บางประการ แนวคิดทั้งสองอาจแยกแยะได้โดยการอ้างถึงทรงกระบอกแข็งและพื้นผิวทรงกระบอกในเอกสารทางวิชาการ คำว่า "ทรงกระบอก" โดยไม่มีคำขยายใดๆ อาจหมายถึงสิ่งใดสิ่งหนึ่งเหล่านี้ หรืออาจหมายถึงวัตถุที่เฉพาะเจาะจงยิ่งกว่านั้น เช่นทรงกระบอกกลมที่ถูกต้อง

ประเภท

พื้นผิวทรงกระบอกคือพื้นผิวที่ประกอบด้วยจุดทั้งหมดบนเส้นตรงทั้งหมดที่ขนานกับเส้นตรงที่กำหนดและผ่านเส้นโค้งระนาบ คงที่ ในระนาบที่ไม่ขนานกับเส้นตรงที่กำหนด เส้นตรงใดๆ ในกลุ่มเส้นตรงขนานนี้เรียกว่าองค์ประกอบของพื้นผิวทรงกระบอก[ 2 ]จากมุมมองทางจลนศาสตร์ เมื่อกำหนดเส้นโค้งระนาบที่เรียกว่า ไดเรกทริก ซ์ พื้นผิวทรงกระบอกคือพื้นผิวที่ลากโดยเส้นตรงที่เรียกว่าเจเนอทริกซ์ซึ่งไม่ได้อยู่ในระนาบของไดเรกทริกซ์ เคลื่อนที่ขนานกับตัวเองและผ่านไดเรกทริกซ์เสมอ ตำแหน่งใดๆ ของเจเนอทริกซ์ถือเป็นองค์ประกอบของพื้นผิวทรงกระบอก

ทรงกระบอกวงกลมตรงและทรงกระบอกวงกลมเฉียง

ทรงตันที่ล้อมรอบด้วยพื้นผิวทรงกระบอกและระนาบขนานสองระนาบเรียกว่าทรงกระบอก (ทรงตัน) ส่วนของเส้นตรงที่กำหนดโดยองค์ประกอบของพื้นผิวทรงกระบอกระหว่างระนาบขนานสองระนาบเรียกว่าองค์ประกอบของทรงกระบอก [ 2 ] องค์ประกอบทั้งหมดของทรงกระบอกมีความยาวเท่ากัน บริเวณที่ล้อมรอบด้วยพื้นผิวทรงกระบอกในระนาบขนานใดระนาบหนึ่งเรียกว่าฐานของทรงกระบอก ฐานทั้งสองของทรงกระบอกเป็น รูปทรง ที่เท่ากันทุกประการถ้าองค์ประกอบของทรงกระบอกตั้งฉากกับระนาบที่บรรจุฐาน ทรงกระบอกนั้นเรียกว่าทรงกระบอกตรงมิฉะนั้นจะเรียกว่าทรงกระบอกเฉียงถ้าฐานเป็นวงกลม (บริเวณที่มีขอบเขตเป็นวงกลม ) ทรงกระบอกนั้นเรียกว่าทรงกระบอกวงกลมในการศึกษาเบื้องต้นบางอย่าง ทรงกระบอกมักหมายถึงทรงกระบอกวงกลมเสมอ[ 3 ] ทรงกระบอกเปิดคือพื้นผิวทรงกระบอกที่ไม่มีฐาน

ความสูง (หรือระดับความสูง) ของทรงกระบอก คือ ระยะทาง ตั้งฉากระหว่างฐานทั้งสองของทรงกระบอกนั้น

ทรงกระบอกที่ได้จากการหมุนส่วนของเส้นตรงรอบเส้นตรงคงที่ซึ่งขนานกับส่วนของเส้นตรงนั้น เรียกว่า ทรงกระบอกหมุนรอบแกนทรงกระบอกหมุนรอบแกนเป็นทรงกระบอกกลมตรง ความสูงของทรงกระบอกหมุนรอบแกนเท่ากับความยาวของส่วนของเส้นตรงที่ใช้สร้างทรงกระบอก เส้นตรงที่ใช้หมุนส่วนของเส้นตรงเรียกว่าแกนของทรงกระบอก และแกนนี้จะผ่านจุดศูนย์กลางของฐานทั้งสอง

ทรงกระบอกกลมตั้งตรงที่มีรัศมีrและความสูงh

ทรงกระบอกกลมตั้งตรง

คำว่า " ทรงกระบอก" โดยทั่วไป มักหมายถึงทรงกระบอกตันที่มีปลายทั้งสองข้างเป็นวงกลมตั้งฉากกับแกน นั่นคือ ทรงกระบอกตรง ดังแสดงในรูป ส่วนพื้นผิวทรงกระบอกที่ไม่มีปลายทั้งสองข้างเรียกว่าทรงกระบอกเปิดสูตรสำหรับพื้นที่ผิวและปริมาตรของทรงกระบอกตรงเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ

ทรงกระบอกกลมตรงยังสามารถคิดได้ว่าเป็นทรงตันของการหมุนที่เกิดจากการหมุนสี่เหลี่ยมผืนผ้ารอบด้านใดด้านหนึ่ง ทรงกระบอกเหล่านี้ใช้ในเทคนิคการบูรณาการ (วิธี "ดิสก์") เพื่อหาปริมาตรของทรงตันของการหมุน[ 4 ]

กระบอกเข็มทรงสูงและบางจะมีส่วนสูงมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางมาก ในขณะที่กระบอกแผ่นกลมทรง สั้นและกว้าง จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าส่วนสูงมาก

คุณสมบัติ

ส่วนทรงกระบอก

ส่วนทรงกระบอก

ส่วนตัดทรงกระบอกคือส่วนที่พื้นผิวของทรงกระบอกตัดกับระนาบโดยทั่วไปแล้วจะเป็นเส้นโค้งและเป็นส่วนตัดระนาบ ชนิดพิเศษ ส่วนตัดทรงกระบอกโดยระนาบที่ประกอบด้วยสองส่วนของทรงกระบอกคือรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน[ 5 ] ส่วนตัดทรงกระบอกของทรงกระบอกตรงคือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า[ 5 ]

ส่วนตัดทรงกระบอกที่ระนาบตัดตัดและตั้งฉากกับองค์ประกอบทั้งหมดของทรงกระบอกเรียกว่า ส่วน ตัดมุมฉาก[ 6 ]ถ้าส่วนตัดมุมฉากของทรงกระบอกเป็นวงกลม ทรงกระบอกนั้นจะเป็นทรงกระบอกวงกลม โดยทั่วไปแล้ว ถ้าส่วนตัดมุมฉากของทรงกระบอกเป็นภาคตัดกรวย(พาราโบลา วงรี ไฮเปอร์โบลา) ทรงกระบอกตันนั้นจะเรียกว่าทรงกระบอกพาราโบลา ทรงกระบอกวงรี และทรงกระบอกไฮเปอร์โบลา ตามลำดับ

ส่วนทรงกระบอกของทรงกระบอกกลมตั้งตรง

สำหรับทรงกระบอกกลมตรง มีหลายวิธีที่ระนาบสามารถตัดกับทรงกระบอกได้ ประการแรก ระนาบที่ตัดกับฐานอย่างมากที่สุดหนึ่งจุด ระนาบจะสัมผัสกับทรงกระบอกหากตัดกับทรงกระบอกในองค์ประกอบเดียว ส่วนตัดตรงจะเป็นวงกลม และระนาบอื่นๆ ทั้งหมดจะตัดกับพื้นผิวทรงกระบอกในรูปวงรี[ 7 ]หากระนาบตัดกับฐานของทรงกระบอกเพียงสองจุด เส้นตรงที่เชื่อมจุดเหล่านี้จะเป็นส่วนหนึ่งของส่วนตัดทรงกระบอก หากระนาบดังกล่าวมีองค์ประกอบสองส่วน ส่วนตัดทรงกระบอกจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า มิฉะนั้น ด้านข้างของส่วนตัดทรงกระบอกจะเป็นส่วนของวงรี สุดท้าย หากระนาบมีจุดมากกว่าสองจุดบนฐาน ระนาบนั้นจะครอบคลุมฐานทั้งหมด และส่วนตัดทรงกระบอกจะเป็นวงกลม

ในกรณีของทรงกระบอกกลมที่มีหน้าตัดทรงกระบอกเป็นรูปวงรี ค่าความเยื้องศูนย์eของหน้าตัดทรงกระบอกและแกนกึ่งเอกaของหน้าตัดทรงกระบอกจะขึ้นอยู่กับรัศมีr ของทรงกระบอก และมุมαระหว่างระนาบตัดกับแกนของทรงกระบอกในลักษณะดังต่อไปนี้: อี=คอสα,เอ=บาปα.{\displaystyle {\begin{aligned}e&=\cos \alpha ,\\[1ex]a&={\frac {r}{\sin \alpha }}.\end{aligned}}}

ปริมาณ

ถ้าฐานของทรงกระบอกวงกลมมีรัศมีrและทรงกระบอกมีความสูงh ปริมาตรของ ทรงกระบอก จะคำนวณได้จากสูตร วี=π2ชม.{\displaystyle V=\pi r^{2}h}

สูตรนี้ใช้ได้ไม่ว่าทรงกระบอกจะเป็นทรงกระบอกตรงหรือไม่ก็ตาม[ 8 ]

สูตรนี้สามารถกำหนดได้โดยใช้หลักการของ Cavalieri

ทรงกระบอกตันรูปวงรีตั้งตรง โดยมีแกนกึ่งหลักเป็นaและbสำหรับฐานวงรี และความสูงh

โดยทั่วไปแล้ว ด้วยหลักการเดียวกัน ปริมาตรของทรงกระบอกใดๆ จะเท่ากับผลคูณของพื้นที่ฐานและความสูง ตัวอย่างเช่น ทรงกระบอกวงรีที่มีฐานยาวแกนกึ่งเอกaยาวแกนกึ่งรองbและความสูงhจะมีปริมาตรV = Ahโดยที่Aคือพื้นที่ฐานวงรี (= π ab ) ผลลัพธ์นี้สำหรับทรงกระบอกวงรีตั้งตรงสามารถหาได้จากการอินทิเกรต โดยกำหนดให้แกนของทรงกระบอกเป็นแกนxบวก และA ( x ) = Aคือพื้นที่หน้าตัดวงรีแต่ละด้าน ดังนี้: วี=0ชม.เอ(x)x=0ชม.πเอx=πเอ0ชม.x=πเอชม..{\displaystyle V=\int _{0}^{h}A(x)dx=\int _{0}^{h}\pi abdx=\pi ab\int _{0}^{h}dx=\pi abh.}

โดยใช้พิกัดทรงกระบอก เราสามารถคำนวณปริมาตรของทรงกระบอกกลมตรงได้โดยการอินทิเกรต วี=0ชม.02π0ϕz=π2ชม..{\displaystyle {\begin{aligned}V&=\int _{0}^{h}\int _{0}^{2\pi }\int _{0}^{r}s\,\,ds\,d\phi \,dz\\[5mu]&=\pi \,r^{2}\,h.\end{aligned}}}

พื้นที่ผิว

ทรงกระบอกกลมที่มีรัศมีrและความสูงhพื้นที่ผิวของทรงกระบอกกลมตรงที่วางตัวโดยให้แกนอยู่ในแนวตั้ง ประกอบด้วยสามส่วน:

  • พื้นที่ฐานด้านบน: π
  • พื้นที่ฐานด้านล่าง: π r 2
  • พื้นที่ของด้าน: rh

พื้นที่ของฐานด้านบนและด้านล่างเท่ากัน เรียกว่าพื้นที่ฐาน ( B ) ส่วนพื้นที่ของด้านข้างเรียกว่าพื้นที่ด้านข้าง ( L )

ทรงกระบอกเปิดไม่มีส่วนประกอบด้านบนหรือด้านล่าง ดังนั้นจึงมีพื้นที่ผิว (พื้นที่ด้านข้าง) แอล=2πชม.{\displaystyle L=2\pi rh}

พื้นที่ผิวของทรงกระบอกกลมตันตั้งตรงนั้นเกิดจากผลรวมของพื้นที่ผิวทั้งสามส่วน ได้แก่ ด้านบน ด้านล่าง และด้านข้าง ดังนั้น พื้นที่ผิวของทรงกระบอกกลมตันตั้งตรงจึงเท่ากับ... เอ=แอล+2บี=2πชม.+2π2=2π(ชม.+)=π(+ชม.){\displaystyle A=L+2B=2\pi rh+2\pi r^{2}=2\pi r(h+r)=\pi d(r+h)} โดยที่d = 2r คือเส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนบนหรือส่วนล่างที่เป็นวงกลม

สำหรับปริมาตรที่กำหนด ทรงกระบอกกลมที่มีพื้นที่ผิวน้อยที่สุดจะมีh = 2r ในทำนองเดียวกัน สำหรับพื้นที่ผิวที่กำหนด ทรงกระบอกกลมที่มีปริมาตรมากที่สุดจะมีh = 2r นั่นคือ ทรงกระบอกจะพอดีกับลูกบาศก์ที่มีความยาวด้านเท่ากับความสูง ( = เส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมฐาน) [ 9 ]

พื้นที่ด้านข้างLของทรงกระบอกวงกลม ซึ่งไม่จำเป็นต้องเป็นทรงกระบอกฉาก โดยทั่วไปจะกำหนดโดยสูตร แอล=อี×พี,{\displaystyle L=e\times p,} โดยที่eคือความยาวขององค์ประกอบ และpคือเส้นรอบวงของส่วนด้านขวาของทรงกระบอก[ 10 ]ซึ่งจะสร้างสูตรก่อนหน้าสำหรับพื้นที่ด้านข้างเมื่อทรงกระบอกเป็นทรงกระบอกวงกลมด้านขวา

ทรงกระบอกกลวงกลม (เปลือกทรงกระบอก)

ทรงกระบอกกลวง

ทรงกระบอกกลวงกลมตั้งตรง (หรือเปลือกทรงกระบอก ) คือบริเวณสามมิติที่ล้อมรอบด้วยทรงกระบอกกลมตั้งตรงสองอันที่มีแกนเดียวกันและ ฐาน วงแหวน ขนานสอง ฐานที่ตั้งฉากกับแกนร่วมของทรงกระบอกทั้งสอง ดังแสดงในแผนภาพ

ให้ความสูงเป็นhรัศมีภายในเป็น rและรัศมีภายนอกเป็น Rปริมาตรหาได้จากการลบปริมาตรของทรงกระบอกสมมติภายใน (เช่น ช่องว่าง) ออกจากปริมาตรของทรงกระบอกภายนอก: วี=π(อาร์22)ชม.=2π(อาร์+2)ชม.(อาร์).{\displaystyle V=\pi \left(R^{2}-r^{2}\right)h=2\pi \left({\frac {R+r}{2}}\right)h(Rr).} ดังนั้นปริมาตรของเปลือกทรงกระบอกจึงเท่ากับ × รัศมีเฉลี่ย× ความสูง×ความหนา[ 11 ]

พื้นที่ผิวรวมทั้งด้านบนและด้านล่างคำนวณได้จากสูตร เอ=2π(อาร์+)ชม.+2π(อาร์22).{\displaystyle A=2\pi \left(R+r\right)h+2\pi \left(R^{2}-r^{2}\right).} เปลือกทรงกระบอกใช้ในเทคนิคการบูรณาการทั่วไปเพื่อหาปริมาตรของทรงตันจากการหมุน[ 12 ]

บนทรงกลมและทรงกระบอก

ทรงกลมมีปริมาตรและพื้นที่ผิวเป็น 2/3 ของทรงกระบอกที่ล้อมรอบ รวมทั้งฐานทั้งสองด้วย

ในตำราชื่อเดียวกันนี้ ซึ่งเขียนขึ้นราวปีค.ศ. 225 ก่อนคริสต์ศักราช อา ร์คิมิดีสได้ผลลัพธ์ที่เขาภาคภูมิใจที่สุด นั่นคือ การได้สูตรสำหรับปริมาตรและพื้นที่ผิวของทรงกลมโดยใช้ประโยชน์จากความสัมพันธ์ระหว่างทรงกลมและทรงกระบอกกลมตรงที่ล้อม รอบมัน ซึ่งมีความสูงและเส้นผ่านศูนย์กลาง เท่ากัน ทรงกลมมีปริมาตรเป็นสองในสามของปริมาตรของทรงกระบอกที่ล้อมรอบ และมีพื้นที่ผิว เป็นสองในสามของพื้นที่ผิวของทรงกระบอก (รวมฐาน) เนื่องจากค่าของทรงกระบอกเป็นที่ทราบอยู่แล้ว เขาจึงได้ค่าที่สอดคล้องกันสำหรับทรงกลมเป็นครั้งแรก ปริมาตรของทรงกลมที่มีรัศมีrคือ4 / 3 π r 3 = 2 / 3 (2 π r 3 )พื้นที่ผิวของทรงกลมนี้คือ4 π r 2 =2 / 3 ( 6 π r 2 )รูปปั้นทรงกลมและทรงกระบอกถูกนำไปวางไว้บนหลุมฝังศพของอาร์คิมีเดสตามคำขอของเขา

พื้นผิวทรงกระบอก

ในบางสาขาของเรขาคณิตและโทโพโลยี คำว่าทรงกระบอกหมายถึงสิ่งที่เรียกว่าพื้นผิวทรงกระบอกทรงกระบอกถูกนิยามว่าเป็นพื้นผิวที่ประกอบด้วยจุดทั้งหมดบนเส้นตรงทั้งหมดที่ขนานกับเส้นตรงที่กำหนดและผ่านเส้นโค้งระนาบคงที่ในระนาบที่ไม่ขนานกับเส้นตรงที่กำหนด[ 13 ]บางครั้งทรงกระบอกดังกล่าวถูกเรียกว่าทรงกระบอกทั่วไปผ่านแต่ละจุดของทรงกระบอกทั่วไปจะมีเส้นตรงที่ไม่ซ้ำกันซึ่งบรรจุอยู่ในทรงกระบอก[ 14 ]ดังนั้น นิยามนี้จึงอาจกล่าวใหม่ได้ว่าทรงกระบอกคือพื้นผิวที่กำหนดโดยตระกูลเส้นตรงขนานหนึ่งพารามิเตอร์

ทรงกระบอกที่มีหน้าตัดตรงเป็นรูปวงรีพาราโบลาหรือไฮเปอร์โบลาเรียก ว่าทรงกระบอกวงรีทรงกระบอกพาราโบลาและทรงกระบอกไฮเปอร์โบลาตามลำดับ สิ่งเหล่านี้เป็นพื้นผิวควอดริกที่ เสื่อมสภาพ [ 15 ]

ทรงกระบอกพาราโบลา

เมื่อแกนหลักของรูปทรงควอดริกอยู่ในแนวเดียวกับกรอบอ้างอิง (ซึ่งเป็นไปได้เสมอสำหรับรูปทรงควอดริก) สมการทั่วไปของรูปทรงควอดริกในสามมิติจะกำหนดโดย เอฟ(x,y,z)=เอx2+บีy2+ซีz2+ดีx+อีy+จีz+ชม=0,{\displaystyle f(x,y,z)=Ax^{2}+By^{2}+Cz^{2}+Dx+Ey+Gz+H=0,} โดยที่สัมประสิทธิ์เป็นจำนวนจริง และไม่ใช่ว่า A , BและCทั้งหมดเป็น 0 หากตัวแปรอย่างน้อยหนึ่งตัวไม่ปรากฏในสมการ แสดงว่าควอดริกนั้นเป็นควอดริกเสื่อมสภาพ หากตัวแปรหนึ่งหายไป เราอาจสันนิษฐานโดยการหมุนแกน ที่เหมาะสม ว่าตัวแปรzไม่ปรากฏ และสมการทั่วไปของควอดริกเสื่อมสภาพประเภทนี้สามารถเขียนได้เป็น[ 16 ]เอ(x+ดี2เอ)2+บี(y+อี2บี)2=ρ,{\displaystyle A\left(x+{\frac {D}{2A}}\right)^{2}+B\left(y+{\frac {E}{2B}}\right)^{2}=\rho ,} ที่ไหน ρ=ชม+ดี24เอ+อี24บี.{\displaystyle \rho =-H+{\frac {D^{2}}{4A}}+{\frac {E^{2}}{4B}}.}

ทรงกระบอกวงรี

ถ้าAB > 0นี่คือสมการของ ทรง กระบอกวงรี[ 16 ]สามารถลดรูปเพิ่มเติมได้โดยการเลื่อนแกนและการคูณสเกลาร์ ถ้าρ{\displaystyle \rho }ถ้า มีเครื่องหมายเดียวกับสัมประสิทธิ์AและBแล้ว สมการของทรงกระบอกวงรีสามารถเขียนใหม่ในพิกัดคาร์ทีเซียนได้ดังนี้: (xเอ)2+(y)2=1.{\displaystyle \left({\frac {x}{a}}\right)^{2}+\left({\frac {y}{b}}\right)^{2}=1.} สมการของทรงกระบอกวงรีนี้เป็นการขยายความของสมการของทรงกระบอกวงกลม ธรรมดา ( a = b ) ทรงกระบอกวงรีเรียกอีกอย่างว่าซิลินดรอยด์แต่ชื่อนี้มีความกำกวม เนื่องจากอาจหมายถึงโคนอยด์ของพลูเกอร์ได้ เช่นกัน

ถ้าρ{\displaystyle \rho }หากค่า มีเครื่องหมายต่างจากสัมประสิทธิ์ เราจะได้ทรงกระบอกวงรีเชิงจินตนาการ : (xเอ)2+(y)2=1,{\displaystyle \left({\frac {x}{a}}\right)^{2}+\left({\frac {y}{b}}\right)^{2}=-1,} ซึ่งไม่มีประเด็นสำคัญอะไรเลย (ρ=0{\displaystyle \rho =0}(ให้จุดจริงเพียงจุดเดียว)

ทรงกระบอกไฮเปอร์โบลิก

ถ้าAและBมีเครื่องหมายต่างกัน และρ0{\displaystyle \rho \neq 0}เราจะได้ทรงกระบอกไฮเปอร์โบลิกซึ่งสามารถเขียนสมการใหม่ได้ดังนี้: (xเอ)2(y)2=1.{\displaystyle \left({\frac {x}{a}}\right)^{2}-\left({\frac {y}{b}}\right)^{2}=1.}

ทรงกระบอกพาราโบลา

สุดท้ายนี้ ถ้าAB = 0ให้สมมติโดยไม่เสียความเป็นทั่วไปว่าB = 0และA = 1เพื่อให้ได้ทรงกระบอกพาราโบลาที่มีสมการที่สามารถเขียนได้ดังนี้: [ 17 ]x2+2เอy=0.{\displaystyle x^{2}+2ay=0.}

ในเรขาคณิตเชิงฉายทรงกระบอกก็คือกรวยที่มีจุดยอดอยู่ที่อนันต์ ซึ่งเมื่อมองในมุมมองแบบเปอร์สเปคทีฟจะดูเหมือนกรวยที่ยื่นออกไปทางท้องฟ้า

เรขาคณิตเชิงฉาย

ในเรขาคณิตเชิงโปรเจกทีฟ ทรงกระบอกก็คือกรวยที่มีจุดยอดอยู่บนระนาบที่อนันต์หากกรวยเป็นกรวยกำลังสอง ระนาบที่อนันต์ (ซึ่งผ่านจุดยอด) สามารถตัดกับกรวยได้ที่เส้นจำนวนจริงสองเส้น เส้นจำนวนจริงเส้นเดียว (ที่จริงแล้วเป็นเส้นคู่ที่ทับกัน) หรือที่จุดยอดเท่านั้น กรณีเหล่านี้ทำให้เกิดทรงกระบอกไฮเปอร์โบลิก พาราโบลิก หรือวงรี ตามลำดับ[ 18 ]

แนวคิดนี้มีประโยชน์เมื่อพิจารณาภาคตัดกรวยเสื่อมสภาพซึ่งอาจรวมถึงภาคตัดกรวยทรงกระบอกด้วย

ปริซึม

ท้องฟ้าจำลองไทโค บราเฮในโคเปนเฮเกน เป็นตัวอย่างหนึ่งของรูปทรงกระบอกที่ถูกตัดยอด

ทรงกระบอกตันสามารถถือได้ว่าเป็นกรณีจำกัดของ ปริซึม nด้านเมื่อnเข้าใกล้อนันต์เนื่องจากความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดนี้ ตำราเรขาคณิตก่อนหน้านี้หลายเล่มจึงกล่าวถึงปริซึมและทรงกระบอกร่วมกัน สูตรมาตรฐานสำหรับพื้นที่ผิวและปริมาตรของทรงกระบอกสามารถหาได้จากสูตรที่สอดคล้องกันสำหรับปริซึมโดยพิจารณาปริซึมที่แนบในและปริซึมที่ล้อมรอบ และหาลิมิตเมื่อจำนวนด้านเพิ่มขึ้นอย่างไม่มีขีดจำกัด[ 19 ]

การให้ความสำคัญกับทรงกระบอกวงกลมในการศึกษาแบบคลาสสิกนั้น เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าฐานวงกลมเป็นรูปทรงเรขาคณิตบนระนาบเพียงรูปเดียวที่สามารถใช้การหาลิมิตโดยใช้วิธีพื้นฐาน โดยไม่ต้องอาศัยแคลคูลัส นอกจากนี้ ทรงกระบอกและปริซึมยังมีคำศัพท์ที่คล้ายคลึงกัน เช่นปริซึมตัดยอดคือปริซึมที่มีฐานไม่ขนานกัน และในทำนองเดียวกัน ทรงกระบอกตันที่มีฐานไม่ขนานกันก็เรียกว่าทรงกระบอกตัดยอดเช่น กัน

จากมุมมองของทรงหลายเหลี่ยม ทรงกระบอกอาจถูกมองว่าเป็นคู่ตรงข้ามของทรงกรวย สองด้าน ซึ่ง ตีความได้ว่าเป็น พีระมิดสองด้านที่มีด้านอนันต์

กลุ่มของ ปริซึม n เหลี่ยม ที่มี รูปร่างสม่ำเสมอ
ชื่อปริซึมปริซึมแนวทแยงปริซึมสามเหลี่ยม (ทรงสามเหลี่ยม)ปริซึมสี่เหลี่ยมจัตุรัส (ทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัส)ปริซึมห้าเหลี่ยมปริซึมหกเหลี่ยมปริซึมเจ็ดเหลี่ยมปริซึมแปดเหลี่ยมปริซึมแปดเหลี่ยมปริซึมสิบเหลี่ยมปริซึมสิบเอ็ดเหลี่ยมปริซึมทรงสิบสองเหลี่ยม...ปริซึมอะพีโรโกนัล
ภาพทรงหลายเหลี่ยม...
ภาพการปูพื้นทรงกลมภาพปูกระเบื้องระนาบ
การกำหนดค่าจุดยอด2.4.43.4.44.4.45.4.46.4.47.4.48.4.49.4.410.4.411.4.412.4.4...∞.4.4
แผนภาพค็อกซ์เตอร์...

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. κύлινδρος เก็บไว้30-07-2013 ที่Wayback Machine , Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon , บน Perseus
  2. 1 2เวนท์เวิร์แอนด์ สมิธ 1913หน้า 353
  3. Jacobs, Harold R. (1974), Geometry , WH Freeman and Co., หน้า 607, ISBN 0-7167-0456-0
  4. Swokowski 1983 , หน้า 283.
  5. 1 2เวนท์เวิร์แอนด์ สมิธ 1913หน้า 354
  6. เวนท์เวิร์ธและสมิธ 1913หน้า 357
  7. "ภาคตัดขวางทรงกระบอก" , MathWorld
  8. เวนท์เวิร์ธและสมิธ 1913หน้า 359
  9. Lax, Peter D. ; Terrell, Maria Shea (2013), Calculus With Applications , Springer, หน้า178, ISBN  9781461479468.
  10. เวนท์เวิร์ธและสมิธ 1913หน้า 358
  11. Swokowski 1983 , หน้า 292.
  12. Swokowski 1983 , หน้า 291.
  13. อัลเบิร์ต 2016 , หน้า 43.
  14. อัลเบิร์ต 2016 , หน้า 49.
  15. แบรนแนน, เดวิด เอ.; เอสเพลน, แมทธิว เอฟ.; Grey, Jeremy J. (1999), เรขาคณิต , สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์, p. 34, ไอเอสบีเอ็น  978-0-521-59787-6
  16. 1 2อัลเบิร์ต 2016หน้า 74
  17. อัลเบิร์ต 2016 , หน้า 75.
  18. Pedoe, Dan (1988) [1970], Geometry a Comprehensive Course , Dover, หน้า398, ISBN  0-486-65812-0
  19. Slaught, HE ; Lennes, NJ (1919). เรขาคณิตทรงสามมิติพร้อมปัญหาและการประยุกต์ใช้ (PDF) (ฉบับปรับปรุง). Allyn and Bacon. หน้า79– 81.  

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ กระบอกสูบ

ทรงกระบอก ( จากภาษากรีกโบราณκύλινδρος ( kúlindros ) ' ลูกกลิ้ง, แก้วน้ำ' ) ตามประเพณีแล้วถือเป็นทรงสามมิติ ซึ่งเป็นหนึ่งใน...

ประเภท

พื้น ผิวทรงกระบอก คือ พื้นผิว ที่ประกอบด้วยจุดทั้งหมดบนเส้นตรงทั้งหมดที่ ขนาน กับเส้นตรงที่กำหนดและผ่าน เส้นโค้งระนาบ คงที่ ในระนาบที่ไม่ขนานกับเส้นตรงที่กำหนด เส้นตรงใดๆ ในกลุ่มเส้นตรงขนานนี้เรียกว่า องค์ประกอบ ของพื้นผิวทรงกระบอก [ 2 ] จากมุมมอง...

ทรงกระบอกกลมตั้งตรง

คำว่า " ทรงกระบอก" โดยทั่วไป มักหมายถึงทรงกระบอกตันที่มีปลายทั้งสองข้างเป็นวงกลมตั้งฉากกับแกน นั่นคือ ทรงกระบอกตรง ดังแสดงในรูป ส่วนพื้นผิวทรงกระบอกที่ไม่มีปลายทั้งสองข้างเรียกว่า ทรงกระบอกเปิด สูตรสำหรับ พื้นที่ผิว และ ปริมาตร...

ส่วนทรงกระบอก

ส่วนตัดทรงกระบอกคือส่วนที่พื้นผิวของทรงกระบอกตัดกับ ระนาบ โดยทั่วไปแล้วจะเป็นเส้นโค้งและเป็น ส่วนตัดระนาบ ชนิดพิเศษ ส่วนตัดทรงกระบอกโดยระนาบที่ประกอบด้วยสองส่วนของทรงกระบอกคือรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน [ 5 ] ส่วน ตัดทรงกระบอกของทรงกระบอกตรงคือรูป สี่เหลี่ยมผืนผ้า...