東大理系数学'12年前期[3]

座標平面上で2つの不等式
,
によって定まる領域をSとする。Sをx軸のまわりに回転してできる立体の体積をとし、y軸のまわりに回転してできる立体の体積をとする。
(1) との値を求めよ。
(2) の値と1の大小を判定せよ。


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解答 (1)は平凡な求積問題です。(2)の数値評価も東大理系では定型パターンで大したことはありません。

(1) 領域Sの境界線、
 ・・・�@
 ・・・�A 
(楕円を参照)
の交点を求めます。

∴
このとき、
�Aと
y軸との交点は、�Aでとして、
領域
Sをx軸のまわりに回転すると、�Aのの部分を回転してできる立体から�@のの部分を回転してできる立体を取り除いた立体になります。
�@より,�Aより
よって、その体積は、領域
Sがy軸に関して対称であることから、
 (x軸のまわりの回転体の体積を参照)


......[答]
領域Sをy軸のまわりに回転すると、�@のの部分を回転してできる立体と、�Aのの部分を回転してできる立体を合わせたものになります。
�@より,�Aより
よって、その体積は、
 (y軸のまわりの回転体の体積を参照)


......[答]

(2)
なので、となり、となりそうです。
⇔ ⇔ ⇔ ⇔
なので、以下のように答案を書くことになります。
より、
∴

従って、 ......[答]


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