圆盘(x-2)^2+y^2≤1绕y轴旋转所成的旋转体体积为4π^2。
解:因为由(x-2)^2+y^2=1,可得,
x=2±√(1-y^2)。
又(x-2)^2+y^2≤1,那么可得1≤x≤3,-1≤y≤1。
那么根据定积分求旋转体体积公式,以y为积分变量,可得体积V为,
V=∫(-1,1)(π*(2+√(1-y^2))^2-π*(2-√(1-y^2))^2)dy
=8π∫(-1,1)√(1-y^2)dy
令y=sint,由于-1≤y≤1,那么-π/2≤t≤π/2,那么
V=8π∫(-1,1)√(1-y^2)dy
=8π∫(-π/2,π/2)costdsint
=4π∫(-π/2,π/2)(cos2t+1)dt
=4π∫(-π/2,π/2)1dt+2π∫(-π/2,π/2)(cos2t)d(2t)
=4π*(π/2-(-π/2))+2π*(sinπ-sin(-π))
=4π^2+0
=4π^2
扩展资料:
1、定积分∫(a,b)f(x)dx的性质
(1)当a=b时,∫(a,b)f(x)dx=0。
(2)当a>b时,∫(a,b)f(x)dx=-∫(b,a)f(x)dx。
(3)常数可以提到积分号前。即∫(a,b)K*f(x)dx=K*∫(a,b)f(x)dx。
2、定积分的解答方法
(1)换元积分法
如果f(x)∈C([a,b]),且x=ψ(t)在[α,β]上单值、可导,那么当α≤t≤β时,a≤ψ(t)≤b,且ψ(α)=a,ψ(β)=b,则∫(a,b)f(x)dx=∫(α,β)f(ψ(t))*ψ′(t)dt。
(2)分部积分法
设u=u(x),v=v(x)均在区间[a,b]上可导,且u′,v′∈R([a,b]),则有分部积分公式为,
∫(a,b)uv′dx=uv(a,b)-∫(a,b)vu′dx。
3、利用定积分求旋转体的体积
(1)找准被旋转的平面图形,它的边界曲线直接决定被积函数。
(2)分清端点。
(3)确定几何体的构造。
(4)利用定积分进行体积计算。
参考资料来源:百度百科-定积分
有2种方法。
方法一
方法二
据对称性,所求旋转体体积是上半圆盘绕y轴旋转所成的旋转体体积V1的2倍,因此
V=2(
π
∫
(y)dy?
x
π
∫
(y)dy)
x
=2π
(2+cost)2costdt?2π
∫
(2+cost)2costdt
∫
=2π
(2+cost)2costdt=4π2.
∫
上半圆:y1=2+√(1-x²); 下半圆:y2=2-√(1-x²);
V=2[∫Π*y1²dx - ∫Π*y2²dx]
(上式 上限为1,下限为-1)
=4*Π* ∫[ (2+√(1-x²))² - (2-√(1-x²))² ]dx
(上式 上限为1,下限为0,以下相同)
=16*Π*∫√(1-x²)dx
令x=sint dx=cost dt
(以下式子上限为Π/2,下限为0)
∴V=16*Π*∫cos²tdt
=8*Π*∫(cos2t+1)dt 二倍角公式
=4*Π*∫cos2t d(2t) + 8*Π*∫dt
=4*Π²