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环面 |
环面,如果一个圆,绕同一平面内与它不相交的一条直线旋转,那么形成的旋转面叫做环面,即我们常见的轮胎的表面.
简介
在几何上,一个环面是一个面包圈形状的旋转曲面,由一个圆绕一个和该圆共面的一个轴回转所生成。球可以视为环面的特殊情况,也就是旋转轴是该圆的直径时。若转轴和圆不相交,圆面中间有一个洞,就像一个圈形面包圈,一个呼啦圈,或者一个充了气的轮胎面。另一个情况,也就是轴是圆的一根弦的时候,就产生一个挤扁了的球面,就像一个圆的座垫那样。
环面可以参数式地定义为:
x(u,v)=(R+r*cosv)cosu
y(u,v)=(R+r*cosv)sinu
z(u,v)=r*sinv
其中
u, v ∈ [0, 2π], R是管子的中心到画面的中心的距离, r是圆管的半径。
直角坐标系中的关于z-轴方位角对称的环面方程是:
[(R-√(x^2+y^2)]^2+z^2=r^2(字母意义同参数式)
该圆环面的表面积和内部体积如下:
A=4π^2Rr=(2πr)(2πR)((字母意义同参数式))
V=2π^2Rr^2=(πr^2)(2πR)(同上)
根据更一般的定义,环面的生成元不必是圆,而可以是椭圆或任何圆锥曲线。
评价
环面透镜是相当于在环面体边缘切削的一块帽状透镜。透镜表面的形状像甜甜圈边缘削掉的一块。最高的和最低的两个曲率都是圆弧曲率。因此,与一个非常流行的看法不同,环面透镜并不是一个椭球面。主要用于隐形眼镜,角膜塑形镜和人工晶体,从而矫正高度角膜散光。[1]