半径がaの底面を持つ二つの直円柱の軸が直交するとき、両方に共通な部分の体積
を求めよ。
という問題が解けません。
数Ⅲの積分の問題で出てきたので、そこまで複雑なものは利用しないと思うのですが…
よろしくお願いします。
★完全解答希望★
半径がaの底面を持つ二つの直円柱の軸が直交するとき、両方に共通な部分の体積
を求めよ。
という問題が解けません。
数Ⅲの積分の問題で出てきたので、そこまで複雑なものは利用しないと思うのですが…
よろしくお願いします。
★完全解答希望★
数Ⅲの範囲を逸脱した解答かもしれませんが…
直交する2つの直円柱を
\(x^{2}\)+\(y^{2}\)=\(a^{2}\) …①, \(x^{2}\)+\(z^{2}\)=\(a^{2}\) …②
とする。平面x=0, y=0, z=0(すなわちyz平面、xz平面、xy平面)の
それぞれに関して対称であるので、
x≧0, y≧0, z≧0 について体積を求め、8倍する。
①よりy=\(\sqrt{\quad}\)(\(a^{2}\)-\(x^{2}\)), ②より、z=\(\sqrt{\quad}\)(\(a^{2}\)-\(x^{2}\))
|V|=8∫∫ z dxdy D:0≦x≦a, 0≦y≦\(\sqrt{\quad}\)(\(a^{2}\)-\(x^{2}\))
D
a \(\sqrt{\quad}\)(\(a^{2}\)-\(x^{2}\))
=8∫ dx ∫ \(\sqrt{\quad}\)(\(a^{2}\)-\(x^{2}\)) dy
0 0
a \(\sqrt{\quad}\)(\(a^{2}\)-\(x^{2}\))
=8∫ \(\sqrt{\quad}\)(\(a^{2}\)-\(x^{2}\))[y] dx
0 0
a
=8∫ (\(a^{2}\)-\(x^{2}\)) dx
0
a
=8[\(a^{2}\)*x - (\(x^{3}\))/3]
0
=8{\(a^{3}\) - (\(a^{3}\))/3}
=8*\(\frac{2}{3}\)*\(a^{3}\) = (16\(a^{3}\))/3