趣题：求两圆柱相交部分的体积

昨天去图书馆看趣味数学大师马丁加德纳的小册子《意料之外的绞刑》，看到了这个趣题：求两圆柱相交部分的体积（两圆柱半径都为1）（正交）。要求是不用微积分，只用高中生就能看懂的简单数学。如果你难以想象那部分到底是个什么形状，下面这幅图可以帮帮你。

答案：

用竖直的平面去切这个相交部分，例如用平面y=-0.5，不难想象无论取的是y等于几的竖直平面，切得的部分都是正方形。如下图：

然后我们再想像有一个半径为1的球内切于两圆柱相交部分，用同样的竖直平面去截这个球，很明显截得的部分是圆，如下图：

想像一下：这个球是内切于两圆柱相交部分的，因此截得的这个圆恰好就内接于刚才截得的正方形！对于每一个竖直平面来说都是如此。每一个正方形的面积是其内接于圆的4/π倍，而把面积一层一层累加起来就是体积，所以两圆柱相交部分的体积就是其内接球体积的4/π倍。球的体积是4π/3，因此两圆柱相交部分的体积就是4π/3×4/π=16/3！

这个方法貌似和祖暅原理很像，不过提出这个方法的人可比祖暅年代要早得多：是阿基米德！不得不佩服古希腊人的智慧！