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Geometry · real student question

从圆柱表面积公式 S = 2πrh + 2πr² 中解出 h。

Question

玛尔塔要从方程

S=2πrh+2πr2S = 2\pi r h + 2\pi r^2

中解出 hh。下面哪种变形是正确的?

Step-by-step solution

  1. 看清这个公式是由什么拼起来的。 SS 是圆柱的总表面积:2πrh2\pi r h 是侧面(展开后是一个矩形),2πr22\pi r^2 是上下两个圆面。只有第一项含 hh,所以必须先把第二项去掉,然后才能作除法。

  2. 先撤销那个加法。 两边减去 2πr22\pi r^2:

    S−2πr2=2πrhS - 2\pi r^2 = 2\pi r h

  3. 除以 hh 的整个系数。 系数是 2πr2\pi r,所以两边都要除以它:

    h=S−2πr22πrh = \frac{S - 2\pi r^2}{2\pi r}

  4. 把分式拆开,得到更整齐的形式。 分子逐项分别去除:

    h=S2πr−2πr22πr=S2πr−rh = \frac{S}{2\pi r} - \frac{2\pi r^2}{2\pi r} = \frac{S}{2\pi r} - r

    所以 S−2πr22πr\dfrac{S-2\pi r^2}{2\pi r} 和 S2πr−r\dfrac{S}{2\pi r} - r 这两种写法是同一个答案。

  5. 排除那些看着很像的错误选项。 S−r2πr\dfrac{S - r}{2\pi r} 减掉的是 rr 而不是 2πr22\pi r^2;S−2πrS - \dfrac{2\pi}{r} 和 S−r2πS - \dfrac{r}{2\pi} 根本没有除以那个系数。任何正确答案都必须把 hh 单独留在一边,且右边不再出现 hh。

  6. 代数字检查。 取 r=3r = 3、h=5h = 5:S=2π(3)(5)+2π(9)=30π+18π=48πS = 2\pi(3)(5) + 2\pi(9) = 30\pi + 18\pi = 48\pi。再反过来用公式跑一遍:48π2π(3)−3=8−3=5\dfrac{48\pi}{2\pi(3)} - 3 = 8 - 3 = 5 ✓,正好还原出原来的高。

Answer

h=S2πr−r=S−2πr22πrh = \frac{S}{2\pi r} - r = \frac{S - 2\pi r^2}{2\pi r}

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