阪大理系数学'24年前期[4]
とする。xy平面において、点
を中心とする半径1の円をCとする。
(1) 円Cの
の部分とy軸および2直線
,
で囲まれた図形をy軸のまわりに1回転してできる回転体の体積
を求めよ。 (2) 円Cで囲まれた図形をy軸のまわりに1回転してできる回転体の体積を
とする。(1)における
について、
となるaの値を求めよ。
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解答 標準的な積分の計算問題なので、この問題は落とせません。
(1) 円C:
・・・@ 円Cの
の部分は、
となります。
の範囲に図形が存在します。これをy軸のまわりに1回転してできる回転体の体積
は、
・・・@よって、
......[答]
(2) Cで囲まれた図形をy軸のまわりに1回転してできる図形は、円Cの
の部分1回転してできる回転体から、円Cの
の部分
を1回転してできる回転体を除いたものです。この体積
は、
(∵ @)注.標準的な解法とは言えませんが、円Cは
に関して対称なので、パップス・ギュルダンの定理(定積分と体積を参照)を用いても
を求めることができます。円Cの面積はπ,半径aの円周の長さは
なので、
です。
となるとき、∴
ここで、
(∵
)
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