

幾何学において、円錐とは、平らな底面(通常は円)から底面に含まれない頂点(頂点または頂点と呼ばれる)に向かって滑らかに細くなる三次元図形である。
円錐は、共通の点(頂点)と底面上のすべての点を結ぶ線分、半直線、または直線の集合によって形成されます。線分の場合、円錐は底面を超えて広がりませんが、半直線の場合、無限に広がります。直線の場合、円錐は頂点から両方向に無限に広がり、その場合は二重円錐と呼ばれることもあります。頂点で分割された二重円錐の2つの半分はそれぞれナッペと呼ばれます。。
著者によっては、底面は円、平面上の任意の一次元二次形、任意の閉じた一次元図形、または上記のいずれかに加えてすべての囲まれた点に限定される場合があります。囲まれた点が底面に含まれる場合、円錐は立体です。そうでない場合は、 3 次元空間内の2 次元の物体である開面です。立体の場合、これらの線または部分線によって形成される境界は側面と呼ばれます。側面が境界を持たない場合、それは円錐面です。
円錐の軸とは、円錐が円対称性を持つ頂点を通る直線のことである。初等幾何学では、円錐は直円錐、つまり円の底面が軸に垂直であると仮定される。 [ 1 ]円錐が直円錐の場合、平面と側面との交線は円錐曲線となる。しかし一般に、底面は任意の形状[ 2 ]であり、頂点はどこにでも位置することができる(ただし、通常は底面は有界であり、したがって有限の面積を持ち、頂点は底面の平面の外側にあると仮定される)。直円錐とは対照的に、斜円錐では軸が底面の中心を垂直に通らない。[ 3 ]
文脈によっては、円錐は凸円錐または射影円錐のいずれかをより狭義に指す場合がある。円錐はより高次元に一般化することができる。
円錐の底面の周長を準線といい、準線と頂点を結ぶ各線分は、側面の母線または生成線と呼ばれる。(この意味での準線と円錐曲線の準線との関連については、ダンデリン球を参照のこと。)
円錐の底面の半径とは、その底面の半径のことです。これはしばしば単に円錐の半径と呼ばれます。直円錐の開口は、2つの母線間の最大角度です。母線が軸に対して角度θをなす場合、開口は2θになります。光学では、角度θは円錐の半角。開口部と区別するため。

頂点を含む領域が平面によって切り取られた円錐を切頭円錐と呼びます。切断面が円錐の底面と平行な場合、それを円錐台と呼びます。[ 1 ] 楕円円錐は、底面が楕円形の円錐です。[ 1 ]一般化円錐 は、頂点と境界上のすべての点を通る直線の集合によって作成される曲面です(ビジュアルハルを参照)。

音量底面の形状に関わらず、円錐体の面積は底面の面積の積の3分の1である。そして高さ[ 4 ]
現代数学では、この公式は微積分を用いて簡単に計算できます。、 どこは係数であり、積分は
微積分を用いなくても、円錐をピラミッドと比較し、カヴァリエリの原理を適用することで、この公式を証明できます。具体的には、円錐を(垂直方向に拡大縮小した)正四角錐と比較します。正四角錐は立方体の 3 分の 1 を形成します。この公式は、このような無限小の議論を用いなければ証明できません。これは、円の面積に似ているものの、多面体の面積の 2 次元公式とは異なります。そのため、微積分が登場する以前は、古代ギリシャ人が「尽くし法」を用いるなど、より厳密でない証明が認められていました。これは本質的にヒルベルトの第 3 問題の内容です。より正確には、すべての多面体ピラミッドがはさみ合同(有限個の断片に切り分けて、別の形に再構成できる)ではないため、体積は分解の議論のみを用いて計算することはできません。[ 5 ]
密度が均一な円錐体の重心は、底面の中心から頂点までの距離の4分の1の位置にあり、底面と頂点を結ぶ直線上にある。
半径が円錐の場合身長底面は面積が円形ですしたがって、体積の公式は次のようになります。[ 6 ]
直円錐の母線の高さは、底面の円周上の任意の点から円錐の表面に沿った線分を通って頂点までの距離です。それは次のように表されます。、 どこは底面の半径であり、は高さです。これはピタゴラスの定理で証明できます。
直円錐の側面積はどこは円錐の底にある円の半径であり、は円錐の母線の高さです。[ 7 ] {円錐の底面の円の表面積は、どの円についても同じです。したがって、直円錐の表面積は、それぞれ次のように表すことができます。

円錐のナッペの1つの表面を展開することで、円形扇形が得られます。
円錐の表面は次のようにパラメータ化できる。
どこは円錐の「周りの」角度であり、これは円錐に沿った「高さ」です。
高さが 1 の直円錐および開口部 その軸は座標軸で頂点が原点であるものは、パラメトリックに次のように記述されます。
どこ範囲、、 そして、 それぞれ。
陰関数形式では、同じ立体は不等式によって定義される。
どこ
より一般的には、頂点が原点にあり、軸がベクトルに平行な直円錐、および絞りは、陰関数ベクトル方程式によって与えられる。どこ
どこ、 そしては内積を表します。

射影幾何学では、円柱は頂点が無限遠にある円錐にすぎない。[ 8 ]直感的に、底面を固定したまま頂点が無限遠に近づく極限を取ると、円柱が得られ、その側面の角度はarctanに比例して増加し、極限では直角を形成する。これは、円筒円錐を考慮する必要がある退化円錐の定義に役立つ。
GBハルステッドによれば、円錐はシュタイナー円錐曲線と同様に生成されるが、シュタイナー円錐曲線で使用される投影範囲ではなく、投影性と軸線(透視投影ではない)を使用する。
「2 つの同点非直線軸ペンシルが射影的であるが透視的でない場合、相関平面の交点は「第 2 次円錐面」または「円錐」を形成する。」[ 9 ]
円錐の定義は高次元にも拡張できます。凸円錐を参照してください。この場合、実ベクトル空間における凸集合Cは、円錐は、 Cのすべてのベクトルxとすべての非負の実数aに対して、ベクトルaxがCに含まれる場合、(頂点が原点にある) 円錐である。[ 2 ] この文脈では、円錐の類似物は通常特別なものではなく、実際には多面体円錐に興味を持つことが多い。
さらに一般的な概念として、任意の位相空間で定義される位相錐がある。