套路

按俯视图分区乘各自的高

立体若处处「直上直下」(每条竖直线穿过它的那段料是连着的),就不必先把立体拼出来——把俯视图按料厚的突变线分成几块,每块面积乘它头顶的料厚,相加即可:V=∑SihiV=\sum S_i h_i。

解题套路

  1. 确认「直上直下」。 从上往下看,立体的每一处都是竖直的柱(侧面全是竖直面,没有斜面、没有悬空)。三视图上的信号是:正视图与侧视图的每条边要么水平要么竖直,没有斜线、没有弧。
  2. 在俯视图上划区。 把俯视图按「这一块头顶有多厚」分成几块——分界线就是正视图 / 侧视图上那些竖直边投下来的位置,在俯视图上常画成虚线。
  3. 每块量两个数:面积 SiS_i 从俯视图读,料厚 hih_i 从正视图或侧视图上这一块对应的那一段读。
  4. 相加:
V=∑iSihi.V=\sum_i S_i h_i .
  1. 回验:∑iSi\sum_i S_i 必须等于俯视图的总面积(不重不漏),且 max⁡ihi\max_i h_i 必须等于外轮廓的总高。

凭什么成立

体积可以按竖直方向先积分:过俯视图上一点 (x,y)(x,y) 作竖直线,它与立体相交的那部分总长记作 h(x,y)h(x,y)(这就是「料厚」),则

V=∬俯视图h(x,y) dx dy.V=\iint_{\text{俯视图}} h(x,y)\,\mathrm{d}x\,\mathrm{d}y .

「直上直下」意味着 h(x,y)h(x,y) 在每个分区上是常数,积分就退化成有限求和 ∑Sihi\sum S_i h_i。每一块 SihiS_ih_i 本身就是一个直棱柱的体积 V=ShV=Sh——所以这条路从头到尾只用柱体公式,一次锥体、台体都不必碰。

它与「分层」是同一件事的两种切法。 分层是横着切(按高度分段),本套路是竖着切(按俯视图分区)。哪种切出来的块少就用哪种:轮廓在竖直方向变化多的(叠了好几层)适合竖着切,水平方向摆了好几摊的适合横着切。

什么时候想到它

  • 正视图、侧视图全由水平线与竖直线围成(L 形、T 形、凸字形、阶梯形),一眼看不出是哪几个基本体拼的;
  • 俯视图上有内部的实线或虚线把它分成了几块——那几条线常常就是现成的分区线;
  • 要算的是体积而不是表面积(表面积不能这么拆,拼接面会被算重)。

边界

  • 有斜面或曲面就不适用。 h(x,y)h(x,y) 不再分块常值,求和会变成误差不明的估计。正视图上出现斜线(棱锥、棱台)或圆弧(球、圆锥)时改走分层或补形。
  • 「料厚」不等于「顶到底的高」。 立体中间挖空时(例如上下两块之间隔着一段空气),同一条竖线上的料是两段,料厚要把两段相加,而不是取上顶到下底的距离。
  • 每块的高各读各的。 最容易出错的一步是把外轮廓的总高套到每一块上;只有从底通到顶都是实的那一块,料厚才等于总高。

学它之前先会

共 2 条前置、最深 1 层。

共 1 道题考到本条。