作者pcboy0831.bbs@ptt.cc (在海灘上種花) 看板: physics
標題Re: [問題] n維球體體積的問題?
時間批踢踢實業 (2007/03/23 Fri 02:46:21)
※ 引述《lanthanum (等待激發)》之銘言:
: 學過微積分後,我們可以很簡單的算出三維球體體積。
: 最後課本有提到,利用所學可以很簡單的推廣到n維球體體積。
: 可是我想破頭也無法推導
: 可否請版上高手教導解這體積問題的起手勢?
: 這是我最近看到報導248維度時,閃過的問題�
: (如果有人覺得這不是物理問題,我自刪。)
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: 關於那個248維度的報導:
: http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/070320/19/bsjh.html (Yahoo新聞)
歸納成為幾個假設
1. n維的球方程式為 (N1)^2 + (N2)^2 + ... + (Nn)^2 = (Rn)^2
2. 每新增一個維度就增加一個座標 Ni 且座標彼此之間unit vector內積為零
3. 每新增一個維度就是, 以前一個維度的體積方程式向新增的變數做積分
n維球體積為 Vn(Rn) , Rn 為半徑
一維 : 根據(1)新增維度x
方程式為 x^2 = (R1)^2
延著x積分
R1
∫dx = 2(R1) , V1(R1) = 2(R1)
-R1
二維 : 根據(1)新增維度y
方程式為 (R1)^2 + y^2 = (R2)^2
R1 = √((R2)^2 - y^2)
前一維度的體積方程式延著y積分
R2 R2 R2
∫V1(R1) dy = ∫2(R1) dy = ∫2√((R2)^2 - y^2)dy
-R2 -R2 -R2
= π(R2)^2
V2(R2) = π(R2)^2
三維 : 根據(1)新增維度z
方程式為 (R2)^2 + z^2 = (R3)^2
R2 = √((R3)^2 - z^2)
前一維度的體積方程式延著z積分
R3 R3 R3
∫V2(R2) dz = ∫π(R2)^2 dz = ∫π((R3)^2 - z^2)dz
-R3 -R3 -R3
= (4/3)π(R3)^3
四維 : 根據(1)新增維度q
方程式為 (R3)^2 + q^2 = (R4)^2
R3 = √((R4)^2 - q^2)
前一維度的體積方程式延著q積分
R4
∫V3(R3) dq = (1/2)(π^2)((R4)^4)
-R4
n維的同理, 可以歸納出來
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僅供參考
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