• ベストアンサー

y=xを回転軸とする回転体の体積

添付の画像の定積分を上手に計算できる方法はないでしょうか? 式を展開して、部分積分などを使って計算する方法しか思いつかず、とても大変でまいってます。 関数 y=x と曲線 y=(e^t - 1)/2 によって囲まれる部分を y=x を回転軸として得られる回転体の体積Vを求める問題なのですが・・・。 V = (アα^3 + イα^2 + ウα)π ・・・※ のア・イ・ウを求める問題です。※と表されることがわかっていることは、計算のヒントになるでしょうか?問題にはVが※の形で表されるとヒント?があります。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • alice_44
  • ベストアンサー率44% (2109/4759)
回答No.1

t って何? ともかく、x=y の方向ベクトル (1,1,0) を 軸方向のひとつに持つような、正規直交変換を 施すことが、最初の一手でしょう。

tsukita
質問者

お礼

t について、説明が漏れすみません。 曲線 y=(e^x -1)/2 と直線 y=x との共有点2点のうち、 原点でない方の座標を(α,α)とします。 曲線 y=(e^x -1)/2 上の、0≦x≦α の部分に点Pをとったときの 点Pのx座標をtとしています。 質問に、もう少し説明を添えるべきですね。。。 説明不足、失礼しました。 >軸方向のひとつに持つような、正規直交変換 と同様の操作だと思いますが、置換積分を用いています。 この部分についての説明も、これから補足してみます。

その他の回答 (1)

  • naniwacchi
  • ベストアンサー率47% (942/1970)
回答No.2

こんばんわ。 >関数 y=x と曲線 y=(e^t - 1)/2 によって囲まれる部分を > y=x を回転軸として得られる回転体の体積Vを求める 曲線は、y= (e^x- 1)/2ですよね。変数が tになっていたので。 tは曲線上の点( t, (e^t-1)/2 )を表していて、直線までの距離を考えているのでしょうね。 で、積分の式ですが、√2/4* (2+ e^t)の項はどこから出てきたのでしょうか??? その部分が「すっきりした形」になれば、答えにたどりつくのは大した計算になりません。 というか、いまの形では答えにたどり着けません。

tsukita
質問者

お礼

>曲線は、y= (e^x- 1)/2ですよね。変数が tになっていたので。 すみません、間違って書いてしまいました。 #1さんも回答くださいましたが、 私の質問が説明不足でした。 ことばで補足すると、数式が読みづらいと思いますので、 一度、このQAを閉じて、改めて投稿したいと思います。 回答いただいて、また、間違いを指摘していただいて、 ありがとうございました。 ベストアンサーを1人しか選べないので、 とても心苦しいのですが、ここでは#1さんをベストアンサーにさせて頂きます。

関連するQ&A

  • y=xを回転軸とする回転体の体積 (再)

    添付の画像の定積分Vを上手に計算できる方法はないでしょうか? 被積分関数を展開して、項ごとに部分積分などを考えて計算すれば答えに辿りつけますが、計算量が多くてまいっています。(これぐらい計算しろってこと?) 本質的には、Vは、関数 y=x と曲線 y=(e^x - 1)/2 によって囲まれる部分を y=x を軸として回転して得られる回転体の体積を表しています。 ちなみに、問題文は、 Vは次の式で与えられる。ア、イ、ウにはいる数適切な式を答えよ。 V = (アα^3 + イα^2 + ウα)π  として与えられています。Vがαの3次式の形で表されることがわかっていますが、このことは、 Vの計算に役立つでしょうか? αは2つのグラフの交点のうち原点でない方のx座標(y座標)で、 e^α=2α+1 を満たします。

  • 回転体の体積の問題です。

    y=1/(1+x^2)の曲線とx軸に囲まれた部分をy軸の周りに1回転してできる立体の体積の求め方を教えてください。x^2=(1/y)-1として0から1の範囲で積分すれば良いと思うのですが、途中の式と計算を教えてください。積分を勉強したのは数十年前なのですっかり忘れてしまいました。

  • だ円の回転移動と、y=-xとの部分の回転体の体積

    曲線の45°回転をよく理解していません。sin,cosを使った変換公式に入れればよいのでしょうか。次の問題(1)で回転移動したあとの方程式がわからないので、(2)の積分計算まで至らないままです。定積分の式が出れば、多分計算はできると思います。それで、本当に勝手なのですが、今夜のうちに、何とかして解きたいとバリバリ焦っている有様です。誰か急いで助けていただけないでしょうか。どうぞよろしくお願いします。 <問題> x^2+3y^2=2 で与えられるだ円Cを考える。 (1) だ円C上の点(x,y)を原点のまわりに45°回転した点を(X,Y)とするとき、(X,Y)がみたす方程式を求めよ。 (2) だ円Cと直線 l(エル):y=-x とで囲まれる領域のうちの右上の部分を、直線 l を軸に回転してできる立体の体積を求めよ。 

  • y=cosx(0≦x≦π/2)のy軸周りの回転体の体積を求めよ。 積分

    y=cosx(0≦x≦π/2)のy軸周りの回転体の体積を求めよ。 積分を用いて計算するのではとは思いますが、y周りの場合はどうすればよいのでしょうか。

  • 回転体の体積

    質問です。 曲線 x=a(θ-sinθ)、y=a(1-cosθ)と直線x=πa、y=0で囲まれた部分をx軸の周りに1回転してできる回転体の体積を求めよ。ただし、a>0とする。 解答 dx/dθ=a(1-cosθ)≧0、y≧0 より π∫y^2 dx=π∫a^2(1-cosθ)^2・a(1-cosθ)dθ 以下、積分の計算ですが・・・。 積分区間を 0→πa から、 0→πとなる過程を教えてください。 よろしくお願いします。

  • y軸周りを回転させた体積

    x^4+y^2=x^2という曲線があります。レムニスケートのような蝶ネクタイ型です。 最大は(±1/√2,1/2) 最小は(±1/√2,-1/2)です。 この曲線をy軸周りに回転させてできる体積を求める問題があるのですが・・・ バームクーヘンのように円筒をあつめる方法がありますよね? 例が悪いかな?式でいうと ∫2πxy dx っていう感じなのですが。 この問題はこの方法で解くことできますか?答えが一緒にならないのです。 もうひとつの普通のやり方でいくと x^2={1±(√1-4y^2)}/2 +のほうをX -のほうをχとあらわすと [-1/2,1/2]で(5)=2π∫(X-χ)dy・・・・・答え π^2/4 ってやっていくほうはわかっていますので。 どうぞよろしくお願いします。

  • y軸のまわり、さらにx軸のまわりの回転体の体積

    上智・理工の過去問なのですが、なぜ、あえて軸を変えてまで回転させるのか、よくわかりません。最初のy軸のまわりに回転した回転体の体積の2倍で求められると思うのですが、誰か、解答していただけませんか。どうかよろしくお願いします。 <問題> xy平面上にあって曲線 y=2-2x^2 とx軸とで囲まれた図形をy軸のまわりに回転してできる回転体を、さらにx軸のまわりに回転してできる回転体の体積を求めよ。

  • 回転してできる体積

    x=a,x=b(a<b),x軸,y=f(x)で囲まれる図形をx軸で回転してできる体積Vは V=π∫(a→b){f(x)}^2 dx で与えられる。 それの応用として、 (問)y=x+2,y=x^2で囲まれる図形を、y=x+2で回転してできる体積を求めよ. という問題を考える。 注;ハート型の半分を回転させることに注意 軸が傾いていることと、半ハート型の回転により、分けて積分しなければいけないので、計算がいやらしい。 ところで、xy平面上に直線lがあり、lとある曲線で囲まれる閉領域Dがある. このとき、Dをlを軸に回転してできる体積Vは V=2π∬(D)d(P)dxdy で求めてみたところ、どうやら答えが同じになる。 ここでd(P)とは xy平面上の点P(x,y)に対して d(P):=直線lと点Pとの距離 これを使うと、この問題の計算が格段に楽になる。 ただ問題なのは、この公式は正しいのか?ということである。 だれか、この公式が正しい、または間違っていること分かる方、解答をお願いします。 (lがx軸に平行なときは一致することは自分で確かめてみました)

  • 楕円の回転体の体積を求める問題なんですけど、、

    「楕円:Xの二乗+1/2(Y-1)の二乗=1  の内部で、Yが0以上にある部分をX軸の周りに回転して得られる立体の体積  を求めよ」 という積分により体積を求める問題です。 スタンダードという解説が非常に不親切な問題集に載っているもので、また、 積分の計算過程などもよく分かりません。 よろしくおねがいします。

  • y=x軸回転の体積計算

    どこかで見た問題なのですが解答もなくこれが答えだという確信がなくてこまってます。 y=xとy=x~2で囲まれた面積をy=xを軸にして回転してできる立体の体積を求める。 ひとつとして原点からy=x上の点をtとおき法線を考えてy=x~2までのキョリをtの関数としてだしたのちにt(0→√2)で積分していくイメージがあるのですが計算が好ましいようにいきません。 またふたつめとして最終的にできる立体的図形をz軸を作って考えてz=kのときのxy平面をkの関数として出しzの値域で積分…、なんて考えてます が結局うまくいってません>< わかる方教えてください。基底の変換の解き方もあるのかなって考えてます。