截面(英语:Cross section)为一几何学名词,是指一
三维空间下的物体和一平面相交所产生
交集。截面的面积称为截面积。
一物体以特定
角度观看时的截面积()是该物体在此角度下正交投影的总面积。例如一高为h,
半径为r的
圆柱,若沿着其中心轴,其截面积,若沿着任一个和中心轴垂直的线,其截面积。一个半径为r的球体,在任意角度下的截面积均为。一物体的截面积可由下式的
曲面积分求得:
而且上述积分只针对物体最上方的表面,也就是以观者角度可见的那一面。对于一个
凸体的物体,从观者角度到物体的射线都会和物体的表面交会二次。因此上述积分可以以取
绝对值的方式,针对整个表面计算,再除以2得到截面积如下:
祖暅原理,又名等幂等积定理,是指所有等高处横截面积相等的两个同高立体,其体积也必然相等的
定理。祖暅之《
缀术》有云:“缘幂势既同,则积不容异。”
该原理最早由中国古代
数学家刘徽提出。
南北朝时又被祖冲之的儿子
祖暅提出。祖冲之两父子采用这一原理,求出了
牟合方盖的体积,进而算出球
体积。在欧洲17世纪
意大利数学家
卡瓦列里亦发现相同定理,所以西方文献一般称该原理为卡瓦列里原理。
在现代的解析几何和
测度应用中,祖暅原理是
富比尼定理中的一个特例。卡瓦列里没有对这条的严谨证明,只发表在1635年的Geometria indivisibilibus以及1647年的Exercitationes Geometricae中,用以证明自己的Methode der Indivisibilien。以此方式可以计算某些立体的体积,甚至超越了
阿基米德和
开普勒的成绩。这个定理引发了以面积计算体积的方法并成为了
积分发展的一个重要步骤。