定积分的几何应用

当给了图形和三角函数表达式怎么判断积分的上限和下限如摆线的第一拱与x轴围成的图形饶y轴旋转一周怎么判断上下限,而且怎么判断下限大于上限还是上限大于下限... 当给了图形和三角函数表达式怎么判断积分的上限和下限
如摆线的第一拱与x轴围成的图形饶y轴旋转一周怎么判断上下限,而且怎么判断下限大于上限还是上限大于下限
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霓屠Cn
2018-12-24 · 知道合伙人教育行家
霓屠Cn
知道合伙人教育行家
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答:对于任何几何图形上下限的确定,要根据函数所求的是什么,一般没有方向要求的,由你自己来定,只是保证所求的面积和体积是正数就可以了。如果函数的积分区间[-a,b](a>0,b>0) ,如果f(-a)<0,f(b)>0, 一定要找出f(x)=0的点,进行分段积分,如果函数在这一区间与x轴只有一个交点为c,你可以把区间分为[-a,c]和[c,b], 对于采取下限c、上限分别为-a 和b 的方法 f(x)dx+f(x)dx的两段积分。这就保证了你所求的面积值都是正数。

对于有方向的函数求积分,需要确定哪个方向为正,比如求水槽中侧壁的压力,因为水的压强越往深处压力越大,如果用正常坐标,上限选小的数值,下限选大的数值。除非你改变y轴坐标的方向向下,下限才可以选小的数值。对于周期函数,最好能避开整个周期的积分,因为周期函数的积分往往会出现0现象,一个周期的函数值相等。

对于你说的摆线与x轴围成的面积绕y轴旋转1周形成的体积,见下图:

根据圆环厚度为dx的体积:周长2πx*面积ydx,摆线的积分元为2πxydx, 积分区间0到π。

x=r(t-sint).............(1) dx=r(1-cost)dt

y=r(1-cost)...........(2)

V=2π∫(0,π/2) r(t-sint)r(1-cost)*r(1-cost)dt=2πr^3∫(0,π)(t-sint)(1-cost)^2dt

=2πr^3∫(0,π) (t-sint-2tcost+sin2t+tcos^2t-sintcos^2t)dt

=2πr^3[∫(0,π) (t-sint+sin2t)dt+∫(0,π)tcos2t/2-2tcost-sintcos^2t)dt]

=2πr^3[t^2/2](0,π)=π^3t^3

这道题,最好是用半径是π/2的圆柱,高是2r的体积减去旋转体摆线与y轴(区间[0,π/2]围成面积的旋转体+区间[π/2,π]的摆线与x轴围成的体积绕y轴的旋转体。

V=(π/2)^2*(2r)-2π∫(0,πr)x(2r-y)dx+2π∫(πr,2πr)xydx

=π^2r/2+2πr^3∫(π/2,π) (t-sint-2tcost+sin2t+tcos^2t-sintcos^2t)dt-2πr^3∫(0,π/2)(t-sint)(1-cost)dt 请自己计算,比较结果。

一个人郭芮
高粉答主

2018-12-24 · GR专注于各种数学解题
一个人郭芮
采纳数:37942 获赞数:84704

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实际上不用考虑那么多
只要画出函数的图像
按照图形上的位置即可
而如果是判断角度的上下限
就看是旋转的方向和起点终点
用极坐标的话,就直接代入x=rcosa和y=rsina的表达式
推出r和a的上下限
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