x軸の回りの回転体 関連問題
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この項目は、不定積分の公式、定積分と体積を参照してください。
曲線:
と直線:
,直線:
,及びx軸で囲まれる図形をx軸の回りに1回転させてできる回転体の体積Vは、

x軸に垂直な平面:
で切ったときの断面は、半径
の円なので、断面積は:
よって、回転体の体積Vは、

回転体の体積では、くりぬける部分ができる場合があるので注意してください。
くりぬける部分があるときには、外周の部分が作る回転体の体積から、くりぬける部分の体積を引く必要があります。
例1. 2曲線、
,
(
)で囲まれる部分をx軸の回りに1回転させてできる回転体の体積を求める。
[解答]
において、2曲線で囲まれる部分は、右図で黄色で塗られた部分。
の部分を回転させたときの体積と、
の部分を回転させたときの体積は等しいので、求める体積Vは、
の部分を回転させたときの体積の2倍です。
の部分を回転させると、外周部分は
になりますが、
の
の部分とx軸に挟まれた部分(右図で水色に塗られている部分)については、くりぬかれていて回転体が存在しない部分なので、外周を回転させた体積から、くりぬかれている部分を引く必要があります。よって、




......[答]
例2. 媒介変数表示された曲線:
,
(
)で表された曲線とy軸で囲む部分を、x軸の回りに1回転させでできる回転体の体積を求める。
[解答] xは
のときに最大値1をとり、θ が、
と変わるとき、xは
と変化し、yは
と変化します。
θ が、
と変わるとき、xは
と変化し、yは
と変化します。
曲線のうち、
の部分が外周部分(
とします)であり、
の部分が内周部分(
とします)になります。
求める体積Vは、

を微分して、
,
,x:
のとき、外周部分(
)においては、θ:
,内周部分(
)においては、θ :






......[答]
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