当平面垂直于圆柱轴相交时,它与圆柱形表面形成一条线,称为横截线。
横截线的形状取决于平面的位置和圆柱体的半径。如果平面与圆柱轴相交于圆柱体的中点,则横截线为直径,长度等于圆柱体的直径。如果平面与圆柱轴相交于圆柱体的中点以外,则横截线为弦,长度小于圆柱体的直径。
横截线的斜度由平面与圆柱轴之间的夹角决定。夹角越大,横截线的斜度越大。当平面与圆柱轴平行时,横截线与圆柱轴平行。当平面垂直于圆柱轴时,横截线垂直于圆柱轴。
横截线广泛应用于圆柱形几何。例如,它可以用来计算圆柱形的体积、表面积和侧面积。横截线也用于管道、容器和建筑柱等圆柱形结构的设计和分析。
当两个圆柱的轴垂直相交时,相贯线可能会发生以下变化:
平行线:当两个圆柱体的直径相对变化,使其外圆相切时,相贯线将变成两条平行直线,平行于两个圆柱体的轴线。
相交线段:当两个圆柱体的直径相对变化,使其内圆相切时,相交线将变成相交线段,长度等于两个圆柱体的半径之和。
曲线:当两个圆柱体的直径相对变化,使两个圆柱体的侧面相交但不相切时,相贯线就会变成曲线。曲线的形状取决于圆柱体的大小和相交角度。
点:在特殊情况下,当两个圆柱体的直径相对变化,使其圆心重合时,相贯线将变成一个点,即两个圆柱体的轴交点。
无相贯线:当两个圆柱体的直径相对变化,使其侧面不相交时,就没有相贯线。
当平面垂直于圆柱轴交叉时,交叉线是一个圆。
设置圆柱体半径为 $r$,平面与圆柱形的距离是 $h$。圆的半径如下:
$$R = \sqrt{r^2 - h^2}$$
圆心在圆柱轴上,与平面的距离为:
$$d = \sqrt{R^2 h^2} = \sqrt{r^2} = r$$
因此,圆的方程是:
$$(x-d)^2 (y-0)^2 = R^2$$
其中 $d$ 是圆心的 $x$ 坐标,$0$ 是圆心的 $y$ 坐标。
圆被称为圆柱体的“正交截面”,它垂直于圆柱体轴线,并穿过圆柱体的中心。