求由摆线x=a(t-sint),y=a(1-cost)的一拱(0≦t≦2π)与x轴所围成的图形面积

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Dilraba学长
高粉答主

2019-05-10 · 听从你心 爱你所爱 无问西东
Dilraba学长
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答案为3πa²

解题过程如下:

S=∫|y|dx

=∫a(1-cost)dx (∵y=a(1-cost)≥0,其中a>0)

又∵x=a(t-sint)

∴dx=a(1-cost)dt

S=∫(0,2π) a²(1-cost)²dt

=a²∫(0,2π) (1-cost)²dt

=a²∫(0,2π) (1+cos²t-2cost)dt

=a²∫(0,2π) [1+(1+cos2t)/2-2cost]dt

=a²∫(0,2π) (3/2+cos2t/2-2cost)dt

=a²[3t/2+sin2t/4-2sint]|(0,2π)

=3πa²

扩展资料

摆线具有如下性质:

1.它的长度等于旋转圆直径的 4 倍。尤为令人感兴趣的是,它的长度是 一个不依赖于π的有理数。

2.在弧线下的面积,是旋转圆面积的三倍。

3.圆上描出摆线的那个点,具有不同的速度——事实上,在特定的地方它甚至是静止的。

4.当弹子从一个摆线形状的容器的不同点放开时,它们会同时到达底部。

x=r*(t-sint); y=r*(1-cost)r为圆的半径, t是圆的半径所经过的弧度(滚动角),当t由0变到2π时,动点就画出了摆线的一支,称为一拱。

轮看殊O
高粉答主

2019-05-01 · 说的都是干货,快来关注
知道大有可为答主
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S=∫|y|dx

=∫a(1-cost)dx (∵y=a(1-cost)≥0,其中a>0)

又∵x=a(t-sint)

∴dx=a(1-cost)dt

S=∫(0,2π) a²(1-cost)²dt

=a²∫(0,2π) (1-cost)²dt

=a²∫(0,2π) (1+cos²t-2cost)dt

=a²∫(0,2π) [1+(1+cos2t)/2-2cost]dt

=a²∫(0,2π) (3/2+cos2t/2-2cost)dt

=a²[3t/2+sin2t/4-2sint]|(0,2π)

=3πa²

解题思路:

先观察x=a(t-sint)  在t∈[0,2π]单调增,从而很容易得出x取值范围是[0,2πa]。

再看y=a(1-cost)  在t∈[0,2π]先增后减,分界点在t=π,在t=0和t=2π时,y的值都是0。

根据以上所说,就可以画出大致的图形啦,注意图形需要经过(0,0),(2πa,0),且在x∈[0,2πa]是先上升再下降,即可。

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常用积分公式:

1)∫0dx=c 

2)2)∫x^udx=(x^(u+1))/(u+1)+c

3)∫1/xdx=ln|x|+c

4)∫a^xdx=(a^x)/lna+c

5)∫e^xdx=e^x+c

6)∫sinxdx=-cosx+c

7)∫cosxdx=sinx+c

8)∫1/(cosx)^2dx=tanx+c

9)∫1/(sinx)^2dx=-cotx+c

10)∫1/√(1-x^2) dx=arcsinx+c

11)∫1/(1+x^2)dx=arctanx+c

12)∫1/(a^2-x^2)dx=(1/2a)ln|(a+x)/(a-x)|+c

13)∫secxdx=ln|secx+tanx|+c

14)∫1/(a^2+x^2)dx=1/a*arctan(x/a)+c

15)∫1/√(a^2-x^2) dx=(1/a)*arcsin(x/a)+c

16) ∫sec^2 x dx=tanx+c;

17) ∫shx dx=chx+c;

18) ∫chx dx=shx+c;

19) ∫thx dx=ln(chx)+c;

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xsyhzhb1991
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符号不好输入,直接上图~

追问
嗯,那个图是怎么画出来的?我的参考资料有这个图,但我不知道怎么画出来,能给我说说吗?这个图形还有个圆是怎么回事?辛苦了,谢谢
追答
这个不是准确的图啦~~

只是一个示意图。大致的画法是这样:

先观察x=a(t-sint) 在t∈[0,2π]单调增,从而很容易得出x取值范围是[0,2πa]。
再看y=a(1-cost) 在t∈[0,2π]先增后减,分界点在t=π,在t=0和t=2π时,y的值都是0。

根据以上所说,就可以画出大致的图形啦,注意图形需要经过(0,0),(2πa,0),且在x∈[0,2πa]是先上升再下降,即可。

至于图形还有个圆~可能是我画得不好吧。实际上应该不是圆。

有了前面的分析,套一下面积积分公式即可。

对了,才想起来我计算的是a>0的情况,若a<0,那么整个图形应该在中心对称的位置,不过不引入负面积的话,结果应该是一样的。
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kongming8909
2013-03-21 · TA获得超过342个赞
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悬赏低了点 很难啊
追问
可以追加,只要答得好,给30
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