旋转体求体积
旋转体体积公式定积分

旋转体积积分的公式:V=π∫[a,b]f(x)^2dx。
在平面内,一个图形绕着一个定点旋转一定的角度得到另一个图形的变化叫做旋转。
这个定点叫做旋转中心,旋转的角度叫做旋转角,如果一个图形上的点A经过旋转变为点A',那么这两个点叫做旋转的对应点。
图形的旋转是图形上的每一点在平面上绕着某个固定点旋转固定角度的位置移动:
①对应点到旋转中心的距离相等。
②对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角。
③旋转前、后的图形全等,即旋转前后图形的大小和形状没有改变。
④旋转中心是唯一不动的点。
⑤一组对应点的连线所在的直线所交的角等于旋转角度。
旋转体体积公式
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旋转体体积公式⼀、公式的发现个⼈06年~07年独⽴提出问题并总结的旋转体体积公式(前⼈也给出过):V=2π·G·S其中2π表⽰旋转⼀整周,G为旋转的⼆维平⾯的重⼼到旋转轴的距离(需要把所有⾯积归算到旋转轴的同⼀侧),S为旋转的⼆维平⾯的⾯积(同G的要求)。
⼆、公式的拓展个⼈还对这个公式做了⼀些拓展,⽅便应⽤和记忆。
(⼀)旋转任意⾓度:V=α·G·S其中α为旋转的弧度(超过2π则按照2π计算)(⼆)⼀维到⼆维的旋转S=α·G·L其中需要旋转轴变成了⼀个点,旋转的对象变成了⼀维曲线,需要将以为曲线全部投影到径向的长度L(指向旋转点),G为L的重⼼。
(三)0维到⼀维的旋转这种情况下,旋转对象和旋转轴全都是⼀个点,G就是作为旋转对象的点到旋转点的距离。
L=α·G(四)三维到四维的旋转会不会就是α·G·V呢?这有点难以想象。
三、公式的应⽤圆环的体积⼆维的圆形围绕垂直于平⾯的轴旋转360°即为3D圆环(类似于⼿镯),可以直接套公式2π·G·S就可以得到体积。
四、公式的⼏何证明任何形状都可以被不同⼤⼩形状的三⾓形完全填满,任何三⾓形⼜可以被直⾓三⾓形填充。
在直⾓三⾓形围绕旋转轴旋转成体问题中,直⾓三⾓形和旋转轴可以分为三种情况,⼀条边与旋转轴重合,⼀个点在旋转轴上,以及完全分离。
⽽⼀条斜边与旋转轴重合的情况,可以分解成两个直⾓三⾓形的直⾓边与旋转轴重合,其他两种情况都可以转化成加法或者减法,变成直⾓边与旋转轴重合的情况(具体过程就没记了)。
因此只需要证明这⼀种情况,整个问题就被证明了。
以上情况旋转360°变成了圆锥,体积公式:V=1/3·π·r^2·h=2π·1/3 r·1/2 rh=2π·G·S当然,这种证明⽅法有问题,需要先有重⼼的性质和圆锥体积公式(圆锥体积实际可以绕过)。
平面绕x轴旋转体体积公式
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平面绕x轴旋转体体积公式在我们的数学世界里,平面绕 x 轴旋转体体积公式就像是一把神奇的钥匙,能帮我们打开许多未知的大门。
咱先来说说这个公式到底是啥。
平面绕 x 轴旋转体体积公式是 V = π∫[f(x)]²dx ,积分区间是[a,b] 。
这看起来可能有点复杂,别急,我给您慢慢解释。
比如说,有一个函数 f(x) = x + 1 ,我们想知道它在区间[0, 2]绕 x 轴旋转形成的旋转体体积。
那咱们就把这个函数代入公式里,V = π∫(x + 1)²dx ,积分区间是[0, 2] 。
这时候就得用上积分的知识啦,经过一番计算,就能得出这个旋转体的体积。
我记得有一次给学生们讲这个知识点的时候,有个小家伙瞪着大眼睛一脸迷茫地问我:“老师,这公式到底有啥用啊?”我笑了笑,跟他们说:“同学们,想象一下,咱们正在做一个大大的蛋糕,这个平面函数就像是蛋糕的形状,而这个旋转体体积公式就是能算出这个蛋糕有多大的魔法咒语!” 这一下子,好多同学都笑了,好像突然觉得这个公式没那么枯燥了。
在实际生活中,这个公式也有大用处呢!比如说工厂里要做一个旋转形状的零件,工程师们就得用这个公式来算算材料要多少,体积多大才合适。
再比如,建筑师在设计一些独特的旋转建筑结构时,也得靠这个公式来保证结构的稳定性和材料的使用量恰到好处。
学习这个公式的过程,就像是一场探险。
有时候可能会遇到一些难题,让咱们觉得有点头疼,但只要坚持下去,一点点地理解、练习,就会发现其中的乐趣和奥秘。
总之,平面绕 x 轴旋转体体积公式虽然看起来有点复杂,但只要咱们用心去学,多做练习,多思考,就能掌握它的精髓,让它成为我们解决问题的有力工具。
希望大家都能在数学的海洋里畅游,发现更多的奇妙之处!。
绕某一直线旋转的旋转体体积的求法
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一、概述在数学和物理学中,我们经常会遇到关于旋转体积的问题。
绕某一直线旋转的旋转体是一种常见的几何体,在工程设计、建筑学和动力学等领域都有重要的应用。
了解如何求解绕某一直线旋转的旋转体体积是非常重要的。
二、旋转体积的基本概念旋转体积指的是一个平面图形绕某一条直线旋转而成的立体。
常见的旋转体包括圆锥体、圆柱体和旋转抛物面等。
在求解旋转体积时,我们通常需要根据给定的图形和旋转轴来确定积分的区间,并使用定积分的方法来求解。
三、圆柱体体积的求法圆柱体是一种常见的旋转体,其体积的求法非常简单。
设半径为r的圆绕与半径平行且与圆心距为h的直线旋转,即可得到一个圆柱体。
根据圆柱体的定义,其体积可以表示为V=πr²h。
我们可以直接使用该公式来求解圆柱体的体积。
四、圆锥体体积的求法与圆柱体类似,圆锥体的体积求解也可以通过积分的方法来进行。
设半径为r的圆绕与顶点到底面的距离为h的直线旋转,即可得到一个圆锥体。
根据圆锥体的定义,其体积可以表示为V=1/3πr²h。
我们可以通过积分来求解圆锥体的体积,即∫πr²dy,其中y的区间为0到h。
五、旋转曲面体积的求法对于其他类型的旋转体,如旋转抛物面或旋转曲线体,其体积的求法也是类似的。
我们需要先确定旋转轴以及图形的方程,然后使用定积分的方法来求解体积。
由于旋转曲面的形状多样化,其体积的求解可能会更加复杂,需要根据具体情况来确定积分的区间和方程。
六、典型问题求解1. 求半径为r的圆的绕x轴旋转所得旋转体的体积。
解:根据圆绕x轴旋转所得的旋转体为圆柱体,其体积为V=πr²h,其中h为圆心到x轴的距离。
可以通过积分∫πr²dy来求解。
2. 求y=x²在x轴和直线x=2所围成的区域绕x轴旋转所得旋转体的体积。
解:首先需要确定积分的区间为x=0到x=2,然后根据给定的函数y=x²来求解面积。
然后再通过积分的方法来求解旋转体的体积。
参数方程旋转体体积公式
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参数方程旋转体体积公式参数方程的旋转体体积:x=x(θ)y=y(θ)-π≤θ≤π。
y(x)是不等于ψ(t)的!y(x)应该等于ψ[t(x)],这里t=t(x)是x=φ(t)的反函数。
例如求旋转体体积时的表达式πy^2*dx=π{ψ[t(x)]}^2*dx=π{ψ[t(φ(t))]}^2*dφ(t)=π[ψ(t)]^2*φ'(t)*dtt(φ(t))=t—旋转体的体积公式:v=(α+β+γ)。
一条平面曲线绕着它所在的平面内的一条定直线旋转所形成的曲面叫作旋转面;该定直线叫做旋转体的轴;封闭的旋转面围成的几何体叫作旋转体;旋转体表面积的公式S=∫2πf(x)*(1+y²)dx,体积公式为Vy=∫(2πx*f(x)*dx)=2π∫xf(x)dx。
在x轴上取x→x+△x【△x→0】区域,该区域绕x轴旋转一周得到的旋转曲面的面积,即表面积积分元。
等于以f(x)为半径的圆周周长×弧线长度,即它可以看做是沿x轴方向上,将△x宽度的圆环带剪断,得到一个以圆环带周长为长,宽为x→x+△x弧线长度的矩形的面积。
以f(x)为半径的圆周长=2πf(x),对应的弧线长=√(1+y^2)△x,故此,其面积=2πf(x)*√(1+y^2)△x这个问题就得到表面积积分元,故此表面积为∫2πf(x)*(1+y^2)dx体积,几何学专业术语。
当物体占据的空间是三维空间时,所占空间的大小叫做该物体的体积。
体积的国际单位制是立方米。
一维空间物件(如线)及二维空间物件(如正方形)都是零体积的。
x^2/a^2+y^2/b^2=1 绕x轴旋转: y^2=b^2(1-x^2/a^2) V=∫-a,a π·y^2 dx =π·b^2 ∫-a,a (1-x^2/a^2) dx =π·4/3·a·b^2 ---- 绕y轴旋转: x^2=a^2(1-y^2/b^2) V=∫-b,b π·x^2 dy =πa^2 ∫-b,b (1-y^2/b^2)dy, =π·4/3·a^2·旋转体表面积的公式S=∫2πf(x)*(1+y'²)dx,体积公式为Vy=∫(2πx*f(x)*dx)=2π∫xf(x)dx。
微积分旋转体体积公式绕x轴
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微积分旋转体体积公式绕x轴微积分中,旋转体体积公式是非常重要的一部分,它可以帮助我们计算旋转体的体积。
特别是在三维空间中,绕x轴旋转体积公式是最基本的一种计算方法。
下面我们来详细了解一下。
一、绕x轴旋转体积公式的基本概念和原理绕x轴旋转体积公式是指在三维空间中,绕x轴旋转一条曲线所形成的旋转体积的计算公式。
其基本概念和原理可以简单归纳如下:1. 当我们将一条曲线(或一部分线段)绕x轴旋转一周后,就可以形成一个旋转体;2. 在计算旋转体积时,可以将旋转体分成无穷多个薄片,每个薄片的厚度非常小;3. 每个薄片可以看成是一个圆柱体,其体积可以用数学公式V=πr²h 计算。
其中 r 表示圆柱体的半径,h 表示圆柱体的高度;4. 当细分的薄片数量非常多时,可以将每个薄片的体积加和,就可以得到整个旋转体的体积。
二、绕x轴旋转体积公式的具体应用方法在具体计算中,绕x轴旋转体积公式的应用方法可以分为以下三个步骤:1. 求出需要旋转的曲线的函数表达式 y=f(x)。
该函数表达式需要满足 x ∈ [a,b],且y ≥ 0;2. 将该曲线绕x轴旋转一周,形成一个旋转体;3. 对该旋转体进行分割,取其任意一薄片(也就是一个圆柱体),可得到该圆柱体的体积公式:V = π(r² - y²) dx,其中 r 表示曲线到x轴的距离,即 r = f(x),y 表示圆柱体在x轴上的位置,dx 表示薄片的宽度。
4. 当薄片数量无限趋近于无穷大时,将每个圆柱体的体积加总,得到旋转体总体积公式为:V = π∫a^b (r² - y²) dx。
三、绕x轴旋转体积公式的实例应用以下是一个绕x轴旋转体积公式的实例应用,以便更好地理解该公式的应用方法:问题:求 y=x²+2x+3 在区间 [0,1] 上绕x轴旋转所形成旋转体的体积。
解题方法:1. 首先需要确定旋转体的函数表达式:在平面直角坐标系中,y=x²+2x+3 可以表示成 y=f(x) 的形式;当该曲线绕x轴旋转一周后,每个圆柱体的半径为 r = f(x) = x²+2x+3,圆柱体的高度为 y = x。
定积分应用旋转体体积公式
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定积分应用旋转体体积公式
在微积分中,定积分可以应用于求解旋转体体积问题。
旋转体是指某个曲线绕某个轴线旋转得到的几何体。
定积分可以通过对曲线的旋转来计算旋转体的体积。
旋转体体积公式可以表示为:
V = π∫ a^b (f(x))^2 dx
其中,a和b分别是积分的上下限,f(x)是曲线方程。
这个公式的意思是,将曲线f(x)绕x轴旋转,所得到的旋转体体积V等于π乘以积分(a到b)f(x)的平方dx。
这个公式可以用来计算任意曲线绕x轴旋转所得到的旋转体体积。
例如,当f(x)为常数函数时,旋转体是一个圆柱体,公式可以化简为:
V = πr^2h
其中,r是圆柱体的半径,h是圆柱体的高度。
这个公式可以用来计算圆柱体的体积。
定积分应用旋转体体积公式是微积分中的一个重要应用,可以帮助我们计算各种形状的旋转体的体积。
- 1 -。
绕y轴旋转体体积公式两种形式
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绕y轴旋转体体积公式两种形式绕y轴旋转体的体积公式是求解由曲线和y轴旋转形成的立体体积的公式。
在数学中,我们可以使用两种不同的形式来表示绕y轴旋转体的体积公式,分别是定积分形式和壳体积分形式。
一、定积分形式当我们有一个曲线y=f(x),在x轴上的积分区间为[a, b]时,我们可以使用定积分来表示绕y轴旋转体的体积。
根据定积分的公式,绕y轴旋转体的体积V可以表示为:V = π∫[a, b] (f(x))^2 dx其中,π表示圆周率,∫[a, b]表示积分区间,f(x)表示曲线上任意一点的纵坐标。
通过对曲线在x轴上的积分,我们可以得到绕y轴旋转体的体积。
二、壳体积分形式除了定积分形式,我们还可以使用壳体积分形式来表示绕y轴旋转体的体积。
壳体积分形式通常适用于一些无法通过定积分形式直接求解的情况。
当我们有一个曲线x=g(y),在y轴上的积分区间为[c, d]时,我们可以使用壳体积分来表示绕y轴旋转体的体积。
根据壳体积分的公式,绕y轴旋转体的体积V可以表示为:V = 2π∫[c, d] g(y) h(y) dy其中,2π表示圆周率的倍数,∫[c, d]表示积分区间,g(y)表示曲线上任意一点的横坐标,h(y)表示该点到y轴的距离。
通过对曲线在y轴上的积分,我们同样可以得到绕y轴旋转体的体积。
绕y轴旋转体的体积公式不仅可以通过数学公式来表示,也可以通过立体图形的理解来加深我们对于体积公式的理解。
通过对绕y轴旋转体的两种不同形式的体积公式的探讨,我们可以更全面、深入地理解这一数学概念。
总结回顾通过以上的讨论,我们可以看出,绕y轴旋转体的体积公式有两种主要的表示形式,分别是定积分形式和壳体积分形式。
在求解绕y轴旋转体的体积时,我们可以根据具体情况选择适合的公式并灵活运用。
通过深入理解这两种形式的体积公式,我们可以更灵活地运用数学知识解决实际问题。
个人观点和理解在我看来,绕y轴旋转体的体积公式是数学中一个非常重要且有趣的概念。
定积分求体积的四个公式
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定积分求体积的四个公式定积分是微积分的一个重要概念,可以用来计算曲线与坐标轴之间的面积、质量、重心等各种物理量。
在三维空间中,定积分也可以用来计算体积。
以下是四个常用的定积分求体积的公式:1. 平面图形的旋转体体积公式:假设有一个平面图形,它绕着某个轴旋转一周形成一个立体图形,那么它的体积可以通过定积分计算得到。
设平面图形为函数 y=f(x),则旋转体的体积 V 可以表示为:V = π∫[a, b] f(x)^2 dx其中,a和b是平面图形上的两个点,π是圆周率。
这个公式可以推广到三维空间中的任意轴。
2. 用截面积求体积公式:对于一个平面图形,若其在垂直于某个轴的截面上的面积为 A(x),则体积可以通过定积分计算得到。
设截面积函数为 A(x),则体积 V 可以表示为:V = ∫[a, b] A(x) dx这个公式适用于任意形状的截面。
3. 用截面面积与高度的乘积求体积公式:对于一个平面图形,若其在垂直于某个轴的截面上的面积为 A(x),且高度为 h(x),则体积可以通过定积分计算得到。
设截面面积函数为 A(x),高度函数为 h(x),则体积 V 可以表示为:V = ∫[a, b] A(x)h(x) dx这个公式适用于各种不规则形状的图形。
4. 旋转体绕轴的体积壳公式:对于一个平面图形,若其在垂直于某个轴的截面上的面积为 A(x),且旋转轴到截面的距离为 r(x),则体积可以通过定积分计算得到。
设截面面积函数为 A(x),旋转轴到截面的距离函数为 r(x),则体积 V 可以表示为:V = 2π∫[a, b] A(x)r(x) dx这个公式适用于各种不规则形状的图形。
以上四个公式是定积分求体积常用的方法,可以根据具体问题选择适合的公式进行计算。
绕y轴旋转体体积公式定积分
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绕y轴旋转体体积公式定积分一、绕y轴旋转体体积公式(定积分形式)1. 圆盘法(当函数x = g(y)绕y轴旋转时)- 假设我们有一个函数x = g(y),y的取值范围是[c,d]。
- 把这个区域绕y轴旋转一周得到一个旋转体。
- 我们在[c,d]内任取一个小区间[y,y + Δ y]。
- 当Δ y很小时,这个小区间对应的小曲边梯形绕y轴旋转得到的近似几何体是一个薄圆盘,圆盘的半径为x = g(y),厚度为Δ y。
- 根据圆盘的体积公式V=π r^2h(这里r = g(y),h=Δ y),这个薄圆盘的体积Δ V≈π[g(y)]^2Δ y。
- 那么整个旋转体的体积V=∫_c^dπ[g(y)]^2dy。
2. 圆柱壳法(当函数y = f(x)绕y轴旋转时,x的取值范围是[a,b])- 对于函数y = f(x),我们在[a,b]内任取一个小区间[x,x+Δ x]。
- 当Δ x很小时,这个小区间对应的小曲边梯形绕y轴旋转得到的近似几何体是一个薄壁圆柱壳。
- 圆柱壳的半径为x,高度为y = f(x),厚度为Δ x。
- 圆柱壳的体积Δ V≈ 2π x f(x)Δ x(这里2π x是圆柱壳的侧面积,f(x)是高度,Δ x是厚度)。
- 那么整个旋转体的体积V = ∫_a^b2π x f(x)dx。
二、例题。
1. 圆盘法例题。
- 求由曲线x=√(y),y = 0,y = 4所围成的图形绕y轴旋转一周所得旋转体的体积。
- 解:这里g(y)=√(y),y的取值范围是[0,4]。
- 根据圆盘法的体积公式V=∫_c^dπ[g(y)]^2dy,我们有V=∫_0^4π(√(y))^2dy=∫_0^4π y dy。
- 计算定积分∫_0^4π y dy=πfrac{y^2}{2}big_0^4=π×frac{4^2}{2}-π×frac{0^2}{2}=8π。
2. 圆柱壳法例题。
- 求由曲线y = x^2,y = 0,x = 1,x = 2所围成的图形绕y轴旋转一周所得旋转体的体积。
旋转体体积绕y轴公式推导
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旋转体体积公式推导
已知旋转体体积公式为 V = πr²h,其中 r 为旋转体底面半径,h 为旋转体高度。
现在我们要推导绕 y 轴旋转的旋转体体积公式。
假设旋转体底面半径为 r,高度为 h,绕 y 轴旋转角为θ。
首先,将旋转体底面半径 r 和高度 h 分别展开成 x 和 y 的函数。
底面半径 r 可以表示为 r(x) = √(x² + y²),而高度 h 可以表示为 h(y) = f(y)。
旋转体的体积 V 可以表示为对 x 和 y 的积分:
V = ∫(πr²h) dx dy
其中,r² = x² + y²,h = f(y)。
将 r²和 h 的表达式代入体积公式中,得到:
V = ∫(π(x² + y²)) f(y) dx dy
为了计算这个积分,我们采用极坐标系。
设 x = ρcosθ,y = ρsin θ。
代入上述积分中,得到:
V = ∫(π(ρcos²θ + ρsin²θ)) f(ρsinθ) ρcosθ dρ dθ
其中,dρ = dx dy,dθ = dx/ρ。
化简得到:
V = ∫(πρ²cos²θ) f(ρsinθ) dρ dθ
这个公式就是绕 y 轴旋转的旋转体体积公式。
旋转体求体积
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杨小洁
旋转体求 体积
概念
方法
应用
一、概念
旋转体是指一个平面图形绕该平面内的一条直线旋
转一周而成的立体,这条直线称为旋转体的旋转轴.如
圆柱体、圆锥体和球等都是旋转体.
这条直线称为旋转体的旋转轴.
二、方法
y f 直(x线)
x 及a, 轴x 围b成的x曲边梯形绕轴
旋转一周而成(图1),试计算它的体积.
v
sin2 xdx
1cos2x dx
0
02
2
2
1
取 横 坐 标 为 积x 分 变 量 , 积 分 区 间 为
,在
上任取小区间
,相应薄片的体积近似于以 为
底半径a ,,b 为高的扁圆a,柱b体的体积,即体积微元x,为x dx
f x
dx
于是旋转体的体积为
dV [ f (x)]2 dxVFra bibliotekb
[ a
f
(x)]2 dx
同理,由连续曲线
与直线 x y, 及 轴围
成的y曲边c梯, y形绕d轴旋转y而成的旋转体的体积为(图2)
V
d c
[
(
y
)]
2
dy
2
三、应用
求 y si,n x x以及0 轴所围x成的图形绕 轴旋转
所成立x体的体积.
解:由微元法可知:
则
dv sin2 xdx
积分旋转体体积公式

积分旋转体体积公式
对于曲线y=f(x),当该曲线绕x轴旋转时,其旋转体的体积V 可以用以下公式表示:
V = π∫[a, b] f(x)^2 dx.
其中,a和b是曲线在x轴上的交点,π是圆周率。
同样地,如果曲线是由x=g(y)给出的,并且绕y轴旋转,那么旋转体的体积V可以用以下公式表示:
V = π∫[c, d] g(y)^2 dy.
其中,c和d是曲线在y轴上的交点。
这个公式的推导涉及到微积分的知识,主要是通过将旋转体切割成无限小的圆柱体,并对这些圆柱体进行求和来得到体积。
这个公式的应用范围非常广泛,涵盖了许多不同类型的曲线和旋转体。
通过积分旋转体体积公式,我们可以精确地计算出由各种曲线
旋转而成的立体体积,这为我们在物理、工程、建筑等领域的实际问题提供了重要的数学工具。
因此,掌握和理解这个公式对于数学学习和实际应用都具有重要意义。
旋转体的体积公式绕y轴

一个是V=∫[a b] π*f(y)^2*dy 其中y=a,y=b;
一个是V=∫[a b] 2πx*f(x)dx 其中x=a,x=b;
前者是绕y轴形成的旋转体的体积公式
后者是绕x轴形成的旋转体的侧面积公式
或
V=Pi* S[x(y)]^2dy
S表示积分
将a到b的数轴等分成n分,每份宽△x
则函数绕y轴旋转,每一份的体积为一个圆环柱
该圆环柱的底面圆的周长为2πx,所以底面面积约为2πx*△x
该圆环柱的高为f(x)
所以当n趋向无穷大时,Vy=∫(2πx*f(x)*dx)=2π∫xf(x)dx
扩展资料:
若星形线上某一点切线为T,则其斜率为tan(p),其中p为极坐标中的参数。
相应的切线方程为
T: x*sin(p)+y*cos(p)=a*sin(2p)/2 。
如果切线T分别交x、y轴于点x(X,0)、y(0,Y),则线段xy恒为常数,且为a。
星形线是由半径为a/4的圆在半径为a的内侧转动形成的。
在第一象限星形线也可表示为靠在Y轴上一个线段在重力作用下扫过的图形的包络曲线。
绕x轴旋转一周的体积公式
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绕x轴旋转一周的体积公式在我们的数学世界里,有一个神奇的公式——绕 x 轴旋转一周的体积公式。
这可是个相当重要的家伙,能帮我们解决好多有趣又有点头疼的问题。
咱们先来说说这个公式到底长啥样。
绕x 轴旋转一周的体积公式是:V = π∫[f(x)]²dx (积分区间为[a,b])。
看起来是不是有点复杂?别担心,咱们慢慢捋捋。
就拿一个简单的例子来说吧。
比如说有个函数 f(x) = x + 1,咱们要计算它在区间[0, 2]上绕 x 轴旋转一周的体积。
那咱们就把 f(x) = x + 1代入公式里,V = π∫(x + 1)²dx (积分区间是[0, 2])。
接下来就是计算积分啦。
这一步可得仔细点,一步错步步错哦。
经过一番计算,最终就能得出这个旋转体的体积啦。
我记得之前给学生们讲这个知识点的时候,有个小同学瞪着大眼睛,一脸迷茫地问我:“老师,这公式到底有啥用啊?感觉好难啊!”我笑着跟他说:“你想想看,咱们生活中是不是经常能看到一些旋转的东西,比如陀螺、水杯?如果我们想知道制作这些东西需要多少材料,或者想知道它们能装多少东西,这个公式就能派上大用场啦!”小同学听了,似懂非懂地点点头。
其实啊,这个公式不仅仅在数学题里有用,在实际生活中也能大显身手呢。
比如说,工程师们在设计一些旋转形状的零件时,就需要用到这个公式来计算体积,从而确定材料的用量和成本。
还有建筑师在设计一些独特的旋转建筑结构时,也得依靠这个公式来保证设计的合理性和安全性。
再比如说,想象一下我们做蛋糕。
如果我们想做一个旋转形状的蛋糕,比如那种一层一层绕起来像个小塔似的蛋糕,我们是不是得先知道这个形状的体积,才能确定需要准备多少蛋糕胚和奶油呀?这时候绕 x 轴旋转一周的体积公式就能帮我们算出大概的量,避免材料准备多了或者少了的尴尬情况。
学习这个公式的时候,大家可别死记硬背,要多做几道题,多动手画画图,感受一下旋转的过程,这样才能真正理解它的含义和用途。
旋转积分求体积
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旋转积分求体积
旋转积分是一种常用的数学工具,可以用来求解旋转体的体积。
旋转积分的基本思想是将一个平面图形绕某一轴线旋转一定角度,形成一个旋转体,然后通过积分计算旋转体的体积。
旋转积分的计算公式为:
V = ∫[a,b] πr(x)^2 dx
其中,V表示旋转体的体积,a和b分别表示积分区间的起点和终点,r(x)表示平面图形到旋转轴的距离。
例如,我们要求解以y=x^2为边界,绕x轴旋转一周所形成的旋转体的体积。
首先,我们需要将y=x^2绕x轴旋转一周,形成一个旋转体。
旋转体的截面为圆形,半径为r(x)=x^2。
然后,我们可以通过积分计算旋转体的体积:
V = ∫[0,1] πx^4 dx
通过计算,可以得到旋转体的体积为π/5。
旋转积分不仅可以用来求解简单的旋转体,还可以用来求解复杂的旋转体。
例如,我们要求解以y=cos(x)和y=sin(x)为边界,绕x轴旋转一周所形成的旋转体的体积。
首先,我们需要将y=cos(x)和y=sin(x)绕x轴旋转一周,形成一个旋转体。
旋转体的截面为圆形,半径为r(x)=cos(x)-sin(x)。
然后,我们可以通过积分计算旋转体的
体积:
V = ∫[0,π/2] π(cos(x)-sin(x))^2 dx
通过计算,可以得到旋转体的体积为π/2。
旋转积分是一种非常有用的数学工具,可以用来求解各种形状的旋转体的体积。
在实际应用中,我们可以根据具体的问题选择不同的旋转轴和积分区间,从而求解出旋转体的体积。
旋转体体积公式参数方程形式
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旋转体体积公式参数方程形式在咱们的数学世界里,旋转体体积公式的参数方程形式就像是一个神秘的宝藏,等待着我们去挖掘和探索。
先来说说啥是旋转体。
想象一下,你手里拿着一根曲线,然后让它绕着某条轴快速地转起来,形成的那个像立体玩具一样的东西,就是旋转体啦。
比如说,把一个半圆绕着它的直径旋转一周,就得到了一个球。
那旋转体体积公式的参数方程形式到底是啥呢?这可有点复杂,但别怕,咱们慢慢捋。
比如说有个曲线,它的参数方程是 x = f(t) ,y = g(t) ,然后让它绕着 x 轴旋转。
这时候,旋转体的体积公式就是V = π∫[g(t)]²f'(t) dt ,积分的上下限根据参数 t 的取值范围来确定。
给大家举个例子吧。
有一次我在课堂上给学生们讲这个知识点,就拿一个简单的抛物线 y = x²来说。
咱们假设它的参数方程是 x = t ,y =t²。
那按照公式,绕 x 轴旋转一周得到的旋转体体积就是V = π∫(t²)² dt 。
当时啊,好多同学都一脸懵,觉得这也太难了。
我就一点点引导他们,从最基本的积分运算开始,一步一步地算。
有个同学特别可爱,一直皱着眉头,嘴里还念念有词,我走过去一听,原来他在小声地重复着公式和步骤,特别认真。
经过一番努力,大家终于算出了结果,那一刻,教室里充满了兴奋和成就感的气氛。
其实在生活中,旋转体体积的计算也有很多用处呢。
比如说,工厂里生产一个旋转形状的零件,工程师就得知道它的体积,才能确定材料的用量。
再比如,建筑设计师在设计一些独特的旋转造型建筑时,也得通过计算体积来保证结构的合理性和稳定性。
学习旋转体体积公式的参数方程形式,虽然过程可能有点曲折,但当你真正掌握了它,就会发现数学的世界真是奇妙无穷。
就像我们在探索的道路上,虽然会遇到困难,但只要坚持不懈,总能找到那把打开知识宝库的钥匙。
所以啊,同学们,别害怕数学中的难题,只要咱们用心去学,都能把它们拿下!。
计算旋转体体积的“柱壳法”
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2 a3 2 (t sin t)(1 cos t)2 dt 0
2 a3 3 2 6 3a3
2010.4.
7
附:国内外微积分教材有关“柱壳法”的介绍
美国微积分教材有关“柱壳法”的介绍
Volumes by Cylindrical Shells
同济大学《高等数学》(第六版)286页 在一道习题中要求学生推导“柱壳法”。
y
a(1
cos
t)
(0 t 2 )
与 x 轴所围成的图形绕 y 轴所得的旋转体的体积。
2a
2 a
用“柱壳法”求图形绕 y 轴所得的旋转体的体积。
2 a
Vy 2 0 xydx
2
2 0 [a(t sin t)][a(1 cos t)]d[a(t sin t)] 2 2 [a(t sin t)][a(1 cos t)]2 dt
柱壳法
Shell Method
柱壳法 是计算 xOy 坐标面上的图形绕 y 轴旋转所得旋转
体的体积的公式。美国的微积分教材一般都有这个公式的 介绍(他们叫Shell Method)。 柱壳法的思路是将旋转体分成很多很薄的柱壳,然后利用 定积分将这些柱壳的体积累积起来,得到旋转体的体积。
柱壳法的方便之处:虽然图形是绕 y 轴旋转,但是柱壳法 却是沿 x 轴积分。这样做有时会给我们的计算带来极大的
便利。
设 f (x) 0 (0 a x b)
由曲线 y = f(x), y=0, x=a, x=b 所围成的曲边梯形绕 y
轴旋转一周,得一旋转体。
求旋转体的体积 V。
y f (x)
a
b
用以下方法求体积元素: 体积元素是一层柱壳的体积的近似值
y f (x)
旋转体体积绕y轴
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旋转体体积绕y轴
求旋转体体积绕y轴,首先要明确的是,旋转体是指沿着某一轴旋转某一曲面而形成的体积,而求体积的方法是用体积公式,即V=∫SdV,其中S表示曲面,dV表示体积元。
那么,求旋转体体积绕y轴,就是求沿着y轴旋转某一曲面而形成的体积,即V=∫SdV,其中S表示曲面,dV表示体积元。
接下来,要求曲面S,即要求沿着y轴旋转的曲面,这里可以
考虑椭圆曲面,即椭圆曲面的方程为:
x^2/a^2+y^2/b^2=1
其中a,b为椭圆的长短轴,椭圆曲面的体积元为dV=2πydxdy,
因此,求旋转体体积绕y轴,就是求椭圆曲面沿着y轴旋转而形成的体积,即V=∫2πydxdy,其中x的取值范围为-a≤x≤a,y
的取值范围为-b≤y≤b。
最后,将上述积分计算出来,即可得到椭圆曲面沿着y轴旋转而形成的体积,即旋转体体积绕y轴的结果。
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杨小洁
旋转体求 体积
概念
方法
应用
一、概念
旋转体是指一个平面图形绕该平面内的一条直线旋 转一周而成的立体,这条直线称为旋转体的旋转轴.如 圆柱体、圆锥体和球等都是旋转体. 这条直线称为旋转体的旋转轴.
二、方法
旋转一周而成(图1),试计算它的体积.
பைடு நூலகம்
y f 直线 ( x)
及a, 轴围成的曲边梯形绕轴 x x b x
1
取横坐标 为积分变量,积分区间为 ,在 上任取小区间 ,相应薄片的体积近似于以 为 a, b a, b x, x dx 底半径, 为高的扁圆柱体的体积,即体积微元为 f x dx
x
于是旋转体的体积为
dV [ f ( x)]2 dx
b V [ f ( x)]2 dx a
x
dv sin xdx
2
1 cos2x v sin xdx dx 0 0 2 2
2
2
同理,由连续曲线 与直线 x y,及 轴围 成的曲边梯形绕轴旋转而成的旋转体的体积为(图2)
y c, y d
y
d
V [ ( y )]2 dy c
2
三、应用
求 y sin ,x x 以及 轴旋转 x 0 轴所围成的图形绕 所成立体的体积.
解:由微元法可知: 则