Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Matematika_1.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
3.09 Mб
Скачать

171

Пример 3.

Найти длину кривой 2sin .

Решение. Линия 2sin представляет собой смещенную окружность

 

 

( 0

 

sin 0

 

0 ). Тогда длина

 

2

искомой кривой (рис. 5.12) равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

2

 

 

sin 2 cos2 d

 

 

 

2 d 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

l

 

 

 

 

 

 

2 d 2 .

 

 

 

Рис. 5.12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

§ 10. Объем тела

Пусть дано тело, ограниченное замкнутой поверхностью, и пусть известна площадь любого его сечения, произведенного плоскостью, перпендикулярной к некоторой прямой, например, к оси абсцисс (рис. 5.13).

При этом можно считать, что площадь такого сечения является известной нам функцией S(x) , где x – абс-

 

 

 

 

 

 

цисса точки пересече-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния

указанной плоско-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сти с осью x .

 

x1

 

x2

 

a

 

b

x лее,

Предположим да-

 

 

 

 

 

 

что все тело за-

 

 

Рис. 5.13

 

ключено между двумя

 

 

 

перпендикулярными к

оси x плоскостями,

 

 

 

 

пересекающими ее в точках a и b ( a b ). Для опреде-

ления объема такого тела разобьем его на слои с помощью секущих плоскостей, перпендикулярных к оси x и пересекающих ее в точках x0 a , x1 , x2 ,

…, xn b . Заменим каждый слой прямым цилиндром с той же высотой и основанием, равным S(xi ) ; объем прямого цилиндра равен произведению пло-

щади его основания на высоту. Поэтому объем n -ступенчатого тела выразится суммой

n 1

Vn S(x0 )(x1 x0 ) S(x1 )(x2 x1 ) ... S(xn 1 )(xn xn 1 ) S(xi ) xi .

i 0

172

Предел полученной суммы, а она является интегральной суммой для функции S(x) на отрезке [a ; b], при n и при стремлении наибольшего xi к

нулю и даст нам искомый объем

b

 

 

(1)

V S(x) dx .

 

 

a

Если рассматриваемое тело получается вращением криволинейной трапеции, ограниченной линией y f (x) вокруг оси Ox , то поперечным сече-

нием с абсциссой x служит круг, радиус которого равен соответствующей ординате линии y f (x) . (Если y 0 , то радиус равен y .) В этом случае

S(x) y2 ,

и мы приходим к формуле для объема тела вращения

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

y f (x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

V y2 dx ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

y2

 

 

z 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти объем трехосного эллипсоида

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

b2

c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Его плоскими сечениями,

перпендикулярными, например, к оси

 

z

y

Ox (рис. 5.14), являются эллипсы с по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

c

луосями

 

 

 

b

 

1

 

 

 

и c

1

 

,

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

a2

 

 

b

 

a x a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

a x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Площадь S(x) поперечного сече-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния в точке x известна:

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

x

2

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S(x) b 1

 

2

 

c 1

 

 

2

 

 

 

 

;

 

Рис. 5.14

 

a

 

a

bc 1

c

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поэтому

a

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

x

2

 

 

x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

2

V bc 1

a

dx 2 bc 1

a

dx 2 bc x

3a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

Если две из полуосей равны между собой, например,

ид превращается в шар объема V

4 a3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

4

abc .

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

0

 

c b , то эллипсо-

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]