2. Объем прямого цилиндрического тела.
Пусть
— плоская фигура. Восставим в каждой точке этой фигуры перпендикуляр к содержащей ее плоскости и отложим на каждом перпендикуляре отрезок длины
(все отрезки располагаются по одну сторону от плоскости). Множество точек этих отрезков образует тело
которое называется прямым цилиндрическим телом с основанием
и высотой
Вторые концы построенных отрезков образуют фигуру
конгруэнтную основанию
и параллельную ему.
В случае, когда
— прямоугольник, прямое цилиндрическое тело является прямоугольным параллелепипедом. Если же
— ступенчатая фигура, то
— ступенчатое тело, причем оно разлагается на прямоугольные параллелепипеды, имеющие одинаковые высоты. Объем этого ступенчатого тела равен произведению площади фигуры
на высоту тела:
Докажем, что формула (1) остается справедливой и в более общем случае. Именно, справедливо следующее утверждение:
Теорема 1. Если плоская фигура А квадрируема, то прямое цилиндрическое тело
с основанием А кубируемо, причем его объем равен произведению площади фигуры А на высоту тела:
Доказательство. Не теряя общности, мы можем считать, что плоскость фигуры А является координатной плоскостью
Так как по условию фигура А квадрируема, то для любого
найдутся ступенчатые фигуры
такие, что
причем
Построим ступенчатые тела
с высотой
и основаниями
Тогда имеем:
При этом
Таким образом, для любого
найдутся ступенчатые тела и
такие, что
Поэтому тело
кубируемо. При этом, как мы видели,
С другой стороны, из неравенств
вытекает, что