Объемы тел вращения
Краткая теория
Объемы тел, образованных вращением криволинейной трапеции, ограниченной кривой , осью и двумя вертикалями и , вокруг осей и , выражаются соответственно формулами:
Объем тела, образованного вращением около оси фигуры, ограниченной кривой , осью и двумя параллелями и , можно определять по формуле:
Если кривая задана в иной форме (параметрически, в полярных координатах и т.д.), то в приведенных формулах нужно сделать соответствующую замену переменной интегрирования.
В более общем случае объемы тел, образованных вращением фигуры, ограниченной кривыми и (причем ) и прямыми , , вокруг координатных осей и , соответственно равны:
Объем тела, полученного при вращении сектора, ограниченного дугой кривой и двумя полярными радиусами , , вокруг полярной оси, может быть вычислен по формуле:
Этой же формулой удобно пользоваться при отыскании объема тела, полученного вращением вокруг полярной оси фигуры, ограниченной некоторой замкнутой кривой, заданной в полярных координатах.
Если – площадь сечения тела плоскостью, перпендикулярной к некоторой прямой (которую принимаем за ось ), в точке с абсциссой , то объем этого тела равен:
где и – абсциссы крайних сечений тела.
Примеры решения задач
Задача 1
С помощью определенного интеграла вычислить объем тела, полученного вращением фигуры вокруг указанной оси координат.
вокруг оси
Решение
Сделаем чертеж:
Объем тела, образованного вращением вокруг оси фигуры можно найти по формуле:
В нашем случае получаем
Ответ:
Задача 2
Найдите объем тела, полученного вращением вокруг оси абсцисс криволинейной трапеции, ограниченной линиями: и .
Решение
На сайте можно заказать решение задач, контрольных, самостоятельных, домашних работ (возможно срочное решение). Для этого вам нужно только связаться со мной:
Телеграм (+7 968 849-45-98)
ВКонтакте
WhatsApp (+7 968 849-45-98)
Мгновенная связь в любое время и на любом этапе заказа. Общение без посредников. Удобная и быстрая оплата переводом на карту. Опыт работы более 25 лет.
Подробное решение в электронном виде (docx, pdf) получите точно в срок или раньше.
Сделаем чертеж:
Объем тела можно найти по формуле:
Ответ:
Задача 3
Определить объем, образованный вращением кривой
вокруг полярной оси.
Решение
Ответ:
Задача 4
Вычислить объем тела, ограниченного однополосным гиперболоидом
и плоскостями .
Решение
Здесь удобнее рассмотреть сечения данного тела плоскостями, перпендикулярными к оси . Тогда объем выразится формулой:
где – площадь получаемого сечения, зависящая от точки с аппликатой , через которую проходит секущая плоскость. При пересечении однополосного гиперболоида плоскостью получается эллипс, который можно определить уравнениями:
откуда следует, что полуоси эллипса:
Учитывая, что площадь эллипса с полуосями и равна , воспользовавшись параметрическим заданием эллипса:
мы можем записать аналитическое выражение функции :
Тогда искомый объем:
Ответ: