媒介変数表示x=sint , y=sin2t , 0≦t≦πで定められる曲線が囲む
部分をCとする。
(1)Cをx軸のまわり回転して得られる立体の体積Vxを求めよ。
(2)Cをy軸のまわり回転して得られる立体の体積Vyを求めよ。
媒介変数表示x=sint , y=sin2t , 0≦t≦πで定められる曲線が囲む
部分をCとする。
(1)Cをx軸のまわり回転して得られる立体の体積Vxを求めよ。
(2)Cをy軸のまわり回転して得られる立体の体積Vyを求めよ。
0≦t≦πの範囲で、
媒介変数表示
{x=sint
{y=sin2t
により書かれたグラフは下図のようになる。

x軸のまわりに回転させたときの体積Vxは、
1
Vx=π∫ y2 dx
0
π/2 dx
=π∫ y2 ───dt
0 dt
π/2
=π∫ sin2 2t・costdt
0
π/2
=4π∫ sin2 t・cos2 t・costdt
0
π/2
=4π∫ (sin2 t-sin4 t)costdt
0
1
=4π∫ (z2 -z4 )dz
0
z3 z5 1
=4π[──-── ]
3 5 0
1 1 8
=4π(─-─)=──π ……(答)
3 5 15
y軸のまわりに回転させたときの体積Vyは、
1
Vy=2∫ 2πx・ydx
0
π/2 dx
=4π∫ x・y──dt
0 dt
π/2
=4π∫ sint・sin2t・costdt
0
π/2
=4π∫ sint・2sintcost・costdt
0
π/2
=8π∫ sin2 t・cos2 tdt
0
sin3 tcost π/2 2-1 π/2
=8π{[──────] +─── ∫ sin2 tdt}
2+2 0 2+2 0
1 π/2
=8π(0-0+─∫ sin2 tdt)
4 0
π/2
=2π∫ sin2 tdt
0
sintcost π/2 1 π/2
=2π{[-───── ] +─∫ dt}
2 0 2 0
1 π/2 2π2 π2
=2π(0-0+─[t] )=─── =── ……(答)
2 0 4 2
※私が出来たのと同時に、d3さんからアドバイスを頂きました。
公式∫sinm xcosn xdxや∫sinm xdxを使わない点が素晴らしいです。
答えのπ2 /2が同じなので、安心しました。
d3さん感謝!!
質問<564>の解答です!
x軸に関して対称なグラフですので,
0≦t≦π/2 の部分を2倍すればいいでしょう.
y軸のまわりに回転させたときの体積Vyは,
円柱の側面積を集めることを考えれば,
π/2 dx
Vy=∫2πxy ──dt×2
0 dt
被積分関数は
2πsint・sin2t・cost=π(sin2t\()^{2}\)
=π(1-cos4t)/2
π/2
Vy=∫π(1-cos4t)dt
0
=(π^2)/2