質問<1479>
「「体積」」
日付 2003/11/8
質問者 ゆりえ


xyz空間においてyz平面上の双曲線y^2-z^\(\frac{2}{2}\)=1をz軸のまわりに
1回転してできる回転体Qと2平面z=y+1及びz=y-1によって囲まれる
立体図形をKとする。
(1)回転体Q上の点をP(x、y、z)とする時、x^2+y^2を
zで表せ。
(2)平面z=y+t(-1≦t≦1)をαとし、回転体Qの方程式と
平面αの方程式からzを消去することによって、平面αによるKの切り口の
xy平面上への正射影の周の方程式および正射影の面積を求めよ。
(3)平面αによるKの切り口の面積S(t)を求めよ。
(4)Kの体積Vを求めよ。
学校の課題で出たのですが解けません。
お願いします。

お便り
日付 2003/11/10
回答者 juin


(1)\(y^{2}\)-\(z^{2}\)/2=1より、\(y^{2}\)=1+\(z^{2}\)/2これは、回転体の半径である。
\(x^{2}\)+\(y^{2}\)=1+\(z^{2}\)/2となる。

(2)z=y+tを(1)の結果に代入する。\(x^{2}\)+\(y^{2}\)=1+(y+t\()^{2}\)/2これを変形すると
\(x^{2}\)+(y-t\()^{2}\)/2=1+\(t^{2}\)/2となる。
これは、長径が2\(\sqrt{\quad}\)2\(\sqrt{\quad}\)(1+\(t^{2}\)/2),短径が、2\(\sqrt{\quad}\)(1+\(t^{2}\)/2)の楕円の方程式である。
面積はπ\(\sqrt{\quad}\)2\(\sqrt{\quad}\)(1+\(t^{2}\))\(\sqrt{\quad}\)(1+\(t^{2}\)/2)=π(\(\sqrt{\quad}\)2)(1+\(t^{2}\)/2)

(3)S(t)を45度の角度でxy平面に射影するとπ(\(\sqrt{\quad}\)2)(1+\(t^{2}\)/2)
S(t)cos(45°)=π(\(\sqrt{\quad}\)2)(1+\(t^{2}\)/2)
S(t)=2π(1+\(t^{2}\)/2)

(4)体積V=∫S(t)(cos45°dt)=∫π(\(\sqrt{\quad}\)2)(1+\(t^{2}\)/2)dt=3π\(\sqrt{\quad}\)\(\frac{2}{7}\)

お便り
日付 2005/11/20
回答者 aki


偶然見つけたのですが、
 質問<1479>2003/11/8
 の解答が違うと思います。
(1)はあっていると思うのですが、
(2)(3)(4)の解答が違うと思います。

(2) \(x^{2}\)+(y-t\()^{2}\)/2 = 1+\(t^{2}\)
    π(\(\sqrt{\quad}\)2)(1+\(t^{2}\))
(3) S(t)=2π(1+\(t^{2}\))
(4) (8π\(\sqrt{\quad}\)2)/3

僕もこの問題をやったことがあります。
東京理科大の過去問だったと思います。