元素法求旋转体体积公式推导?
2021-11-09
元素法求体积:
在积分范围内,对于任何 y,可以看出绕 x = 3a 旋转一周后,得到是一个圆环。这个圆环的外周距离就是原来的圆左外侧 到直线 x = 3a 的距离。
即:
x - a = -√(a²-y²),即 x = a - √(a²-y²)
r1 = 3a - x = 3a - a + √(a²-y²) = 2a + √(a²-y²)
这个圆环的内圈到直线 x = 3a 的距离 就是积分范围内直线 y = x 到直线 x = 3a 的距离:
r2 = 3a - y
那么,在很小的高度 dy 范围内,可以把这个微元的体积 dV 当作一个圆环柱体,它等于这个圆环的面积 S 与 dy 的乘积。
所以有:
dV = π×[(r
1)² - (r
2)²] ×dy
= π×{[2a+√(a²-y²)]² - (3a-y)²} ×dy
= π×{[4a²+4a×√(a²-y²) +(a²-y²)] - (9a² -6ay +y²)}×dy
= π×[4a√(a²-y²) +6ay - 2y² -4a²]×dy
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