
Учебные пособия и методические указания / Определенный интеграл
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Рис. 4.12 |
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Решение: |
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Так как фигура симметрична относительно оси OX , то YC = 0 |
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(4− y2 ) |
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(4 − y2 ) − |
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( y2 − 4) dy = 2 2 |
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∫∫ |
ρdxdy = 2 2 |
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∫ |
dx = 2 2 |
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M = |
dy |
(3 − |
y2 )dy = 6 ( y − |
y3 ) |
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= 8 |
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∫ |
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∫ |
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∫ |
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S |
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0 |
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−4) |
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0 |
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( y |
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MY |
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1 |
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2 |
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1 |
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X C = |
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= |
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∫∫ xdxdy = |
2∫ dy |
∫ |
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xdx = |
∫ |
( |
4 − y2 )2 − |
( y2 − 4)2 |
dy = |
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M 8 |
S |
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8 |
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0 |
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−4) |
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0 |
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( y |
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3 |
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2 |
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1 |
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y3 |
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= |
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∫0 |
3 |
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y |
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+ |
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y |
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dy |
= |
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3y − |
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+ |
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y |
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= |
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. |
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2 80 |
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0 |
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Ответ: C |
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,0 . |
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4.14 |
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Найти |
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координаты центра |
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тяжести |
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фигуры, ограниченной |
эллипсом |
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x 2 |
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+ |
y 2 |
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= 1 и его хордой |
x |
+ |
y |
= 1, |
ρ = 1. (рис. 4.13) |
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y
3
S
0 |
x |
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5 |
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Рис. 4.13 |
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Решение:
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3 |
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сделаем |
çàì åí ó |
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5 |
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25−x2 |
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5 |
3 |
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3 |
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2 |
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M = ∫∫ ρdxdy = ∫ dx |
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∫ |
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dy = ∫ |
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25 − x |
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− 3 |
+ |
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x dx = |
x = 5sin t; dx = 5cos tdt |
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= |
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x |
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5 |
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S |
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0 |
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0 |
5 |
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π |
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3 1− |
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x = 0 → t1 = |
0; x = 5 → t2 |
= |
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π |
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π |
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2 |
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2 |
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(cos2 t − cos t + sin t cos t )dt = |
15 |
|
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||||||||||||||||||||||||||
= ∫ (3cos t − 3 + 3sin t )5cos tdt =15∫ |
(π − 2) |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 |
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0 |
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4 |
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|||||
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3 |
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||||||
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5 |
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|
25−x2 |
|
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5 |
3 |
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|
x |
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||||||||||||||||
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|
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M |
Y |
|
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4 |
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5 |
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4 |
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X C |
= |
|
|
= |
|
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∫ xdx |
|
∫ |
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dy = |
|
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∫ |
|
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x 25 − x2 − |
3x 1− |
|
dx = |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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M 15(π − 2) |
0 |
|
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x |
|
|
|
|
|
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15(π − 2) |
0 |
5 |
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|
5 |
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||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
3 1− |
|
|
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5 |
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|
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|
|
|||
|
|
|
|
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|
|
4 |
|
|
|
|
|
3 1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 2 |
|
|
1 |
|
|
3 |
|
5 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||
|
|
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|
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|
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||||||||||||||||||||||||||
= |
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|
− |
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(25 − x |
|
) |
3 |
|
− |
|
|
|
x + |
|
x |
|
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= |
|
|
|
|
|
. |
|
|
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|||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||
15(π − 2) |
|
|
|
|
|
|
|
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|
2 |
|
5 |
|
|
|
|
|
(π − 2) |
|
|
|
|
|
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|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
5 2 3 |
|
|
|
|
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|
|
0 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
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|
|
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|
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|
5 |
|
|
|
|
25−x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
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|
|
|
||||||||||
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|
|
|
|
|
M X |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
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|
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||||||||||||||||
YC |
= |
= |
|
|
|
|
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|
|
∫ dx |
|
|
|
|
|
|
∫ ydy = |
|
. |
|
|
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|
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|
|
|
|
|
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|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
M 15(π − 2) |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
π − |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
|
|
|
3 1− |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
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|
|||||||
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|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|||||||||
|
|
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|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
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|
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|
|
|||||||||
Ответ: C |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
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||||||||||||||
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|
|
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|||||||||||||||||
|
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|
||||||
|
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|
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15(π − 2) π − |
2 |
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||||||||||||||||||||||||
4.15 Вычислить полярный момент инерции фигуры, ограниченной линиями |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x |
+ |
y |
= 1, x = 0, y = 0, |
|
ρ = 1. (рис. 4.14) |
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
b |
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|
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|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
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|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
y
b
|
S |
|
0 |
a |
x |
|
||
|
Рис. 4.14 |
|
62

Решение:
Найдем момент инерции относительно начала координат.
|
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b |
(a−x) |
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b |
(a −x)dx = a |
|
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dx = |
||||
|
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∫∫( |
|
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+ y2 dxdy = a |
|
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( |
x2 + y2 dy = a x2 y + |
|
|
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|
|
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|
1 b3 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
I |
|
= |
|
x2 |
dxa |
1 |
y3 |
a |
b |
x2 |
(a − x) + |
(a − x)3 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
3 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
∫ |
|
|
|
|
|
∫ |
|
|
|
|
|
) |
∫ |
3 |
|
|
∫ |
|
|
3 a |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
0 |
a |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
b3 1 |
(a − x) |
4 |
|
|
a |
|
ab (a2 + b2 ) |
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= |
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bx3 − |
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x4 − |
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= |
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3 |
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a |
3 |
4 |
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12 |
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3 |
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4a |
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0 |
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4.16 |
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Вычислить |
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момент |
инерции |
фигуры, |
ограниченной |
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кардиоидой |
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r = a (1+ cosϕ ) , относительно оси OX , |
ρ = 1. (рис. 4.15) |
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y |
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S |
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2a |
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x |
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0 |
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a |
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Рис. 4.15 |
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Решение: |
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( |
) |
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2π |
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перейдем к полярным |
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a 1+cosϕ |
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Ix |
= ∫∫ y2 dxdy = |
= ∫∫ r 2 sin2ϕ rdrdϕ = ∫ sin2 ϕdϕ |
∫ |
r3dr = |
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S |
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координатам |
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S |
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0 |
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0 |
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2π |
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( |
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) |
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2π |
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|||||||
= ∫ sin2 ϕ |
1 |
r4 |
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a 1+cosϕ |
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dϕ = |
1 |
a4 |
∫ sin2 ϕ (1+ cosϕ )4 dϕ = |
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0 |
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4 |
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0 |
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4 |
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0 |
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1 |
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2π |
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(1+ 4 cosϕ + 6 sin2 ϕ + 4 cos3 ϕ + cos4 ϕ )dϕ = |
21 |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
= |
a4 ∫ sin2 ϕ |
π a4 . |
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4 |
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0 |
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32 |
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Литература.
1.А.Ф. Бермант, И.Г. Араманович. Краткий курс математического анализа. М. Наука, 1971
2.С.Я. Хавинсон. Лекции по интегральному исчислению. М. «Высшая школа», 1976
3.Задачи и упражнения по математическому анализу. Для ВТУЗОВ. М. Наука, 1972
4.В.И.Смирнов. Курс высшей математики том 1, 2. М. Наука, 1967
64