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  • 1 # 科普作家張軒中

    為什麼曲面的面積不能簡單地用內接多面體表面積的極限去定義?

    我們先從直觀上來說,比如說有一個球面,也就是一個籃球的表面,那麼這個籃球的肚子裡可以內接一個正方體,也可以內接一個四面體,也可以內接一個長方體……。顯然,不同的內接方法得到的幾何體的表面積都與球面的面積有差距,而且這些差距都不一樣的。

    於是,我們按照上面給出的方式可以不斷地細節,最後以非常任意多面體的方式內接於球面。你會發現,你首先不知道如何求這個極限,其次你對不同的多面積,這個極限是不一樣的。

    這是為什麼呢?

    原來,球面是有曲率的,而且多面體的剖分會損失曲率的資訊。因此,在求面積的時候,就會產生誤差。這個是可以理解的。

    對於其他的不是球面的曲面,拓撲結構不一樣,情況也就會更復雜。

    正常來說,很多曲面上都可以做三角剖分的,我覺得三角剖分可能會給出面積的極限。而一般任意的剖分則不一定能給出正確的面積。總體來說,還是要掌握一點共形幾何與三角剖分的知識,才能說清楚這個問題。

  • 2 # 斷橋Va_e殘雪

    我猜提問者的意思可能是用內接正多面體近似吧。類比於透過內接正多邊形近似圓的周長。

    然而,正多邊形只有5種,面數最多的也只是20面體。

    假如,增加到20面體之後,隨便在圓上找點構成21面體,沒有規則的增加,這樣表面積是沒法計算的,沒有一個增加的規定,這樣的極限是沒法求的。

    而為什麼就可以用正多邊形近似圓,是因為正多邊形在增加邊的過程中,其形狀是固定的,面積是可以計算的(比如,球的內接21面體的表面積是不固定的,形狀不同,表面積不同),所以可以用正多邊形的極限求圓的周長和麵積。

  • 3 # 旁觀者周生

    第一,題目中說的內接多面體表面積,應該是內接折面比較準確,因為曲面可以不形成封閉體。第二,曲面面積不能簡單的用內接折面面積的極限去定義,它的根本原因是存在(或者可以構造)一個其極限為無窮大的曲面的內接折面,就是說不是任意的內接折面,它的極限是曲面面積,其中最著名的例子是19世紀末德國數學家H.A.Schwarz舉的園柱體表面積問題。這樣,就必須對內接折面加於限制,作為定義,這樣一個限制顯然不合理。

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