Objętość - matematyka - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy objętości w geometrii trójwymiarowej. Zapoznaj się również z: inne znaczenia.

Konstrukcja pojęcia

W matematyce objętość najprościej zdefiniować w następujący sposób:

Pokrywamy całą przestrzeń siatką przylegających sześcianów o bokach $a_1$ .

Liczbę sześcianów, które mają choćby jeden punkt wspólny z bryłą lub obszarem przestrzeni, którego objętość chcemy obliczyć oznaczmy przez $n_1$ .

Tworząc rozmaite siatki sześcianów o coraz to mniejszych krawędziach $a_2<a_1$ , $a_3<a_2$ , itd. uzyskamy ciąg liczb $n_1, n_2,...$ . Objętością nazywamy granicę:

Płaszczyzna – jedno z podstawowych pojęć pierwotnych geometrii Euklidesa i geometrii absolutnej. W niektórych innych aksjomatyzacjach geometrii, na przykład w geometrii analitycznej, płaszczyzna nie jest pojęciem pierwotnym, lecz zbiorem punktów.

Pole powierzchni (potocznie po prostu powierzchnia figury lub pole figury) - miara, przyporządkowująca danej figurze nieujemną liczbę w pewnym sensie charakteryzującą jej rozmiar.

$V=\lim_{i \to \infty}n_i~a_i^3$ .

Granica ta nie zawsze istnieje. Jeśli nie istnieje, objętości nie da się obliczyć tą metodą.

Co więcej, konstrukcja ta ma jeszcze jedną wadę – choć dobrze sprawdza się w typowych wypadkach, jednak nie posiada podstawowej własności, która intuicyjnie powinna charakteryzować objętość: objętość dwóch nie nachodzących na siebie brył może być większa niż objętość bryły powstałej z ich połączenia.

Sześcian (właściwie sześcian foremny, inaczej heksaedr) to wielościan foremny o sześciu bokach w kształcie identycznych kwadratów. Posiada dwanaście krawędzi i osiem wierzchołków. Ścinając w pewny sposób wierzchołki sześcianu otrzymujemy wielościan półforemny o nazwie sześcian ścięty.

Metr to jednostka podstawowa długości w układach: SI, MKS, MKSA, MTS, oznaczenie m. Metr został określony 26 marca 1791 roku we Francji, ze względu na potrzebę korzystania z dziesiętnego systemu miar[potrzebne źródło]. W myśl definicji zatwierdzonej przez XVII Generalną Konferencję Miar i Wag w 1983 jest to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s.

Przykład: zbiory $\{(x,y,z) \in \mathbb R^3\colon\, x,y,z\in \mathbb{Q},\, 0< x, y, z<1\}$

oraz $\{(x,y,z)\in \mathbb{R}^3\colon\, x,y,z\in \mathbb{R}\setminus\mathbb{Q},\, 0<x, y, z<1 \}$

mają obydwa objętości równe jeden, są rozłączne (mają pusty przekrój), a ich suma (czyli wnętrze sześcianu) również ma objętość równą jeden.

Udowodniono jednak, iż nie istnieje żadna nietrywialna funkcja, którą dałoby się zmierzyć dowolną bryłę i która dla dwóch rozłącznych brył dawałaby wynik równy ich sumie.

Osobny artykuł: Miara Lebesgue'a.

Objętość pod powierzchnią

Objętość między powierzchnią daną równaniem $z=f(x,y)$ , a płaszczyzną $OXY$ w obszarze $x_1<x<x_2, y_1<y<y_2$ jest równe całce podwójnej

Zbiór (niegdyś mnogość, wielość) – jedno z fundamentalnych pojęć współczesnej matematyki, w teorii mnogości (teorii zbiorów) przyjmowane jako pojęcie pierwotne. Intuicyjnie: kolekcja, zestaw niepowtarzających się obiektów bez wyróżnionej kolejności nazywanych elementami.

Przestrzeń – zbiór, w którym określone są rozmaite relacje i działania pomiędzy jego elementami. Synonim pojęcia struktury matematycznej używany dla oddania pewnych intuicji matematycznych oraz w celu skrócenia wypowiedzi.

$V=\int\limits_{x_1}^{x_2}\int\limits_{y_1}^{y_2}|f(x,y)|dy~dx$ .

Jednostki objętości

Za jednostkę objętości przyjmuje się sześcian o długości krawędzi odpowiadających jednostce długości w danym systemie miar. W układzie SI jednostką objętości jest sześcian o boku 1 metra, czyli metr sześcienny.

Zobacz też

jednostki miar objętości

pole powierzchni

całka Lebesgue'a