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急いでます。.重積分の問題です

急いでます。.重積分の問題です (1) ∫∫√(xy-x^2)dxdy {(x,y)|0<x<y<2x<2} (2) 曲面bz= x^2+y^2(b>0)と円柱面x^2+y^2=ax(a>0)と平面:z=0に囲まれた部分の体積を求めよ (3)曲面:z=x^2+y^2と平面z=xに囲まれた体積を求めよ  

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  • info22_
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回答No.1

(1) 逐次積分に直せば I=∫[0,1] dx∫[x,2x](xy-x^2)^(1/2)dy =∫[0,1] dx (2/3)[{(xy-x^2)^(3/2)}/x] [y:x,2x] =(2/3)∫[0,1] x^2 dx 後はできますね。 (2) x^2+y^2=ax を変形すると (x-(a/2))^2+y^2=(a/2)^2 円柱座標(円筒座標)変換すると x=rcosθ,y=rsinθ 積分領域:x^2+y^2≦axは 0≦r≦acosθ(-π/2≦θ≦π/2) 被積分関数;z=(x^2+y^2)/bは z=r^2/b dxdy=rdrdθ となるから 求める体積Vは V=∫[-π/2,π/2]dθ∫[0,acosθ] (r^2/b)rdr =(2/b)∫[0,π/2] dθ[(1/4)r^4] [r:0,acosθ] =(2/b)∫[0,π/2] ((a^4)/4)cos^4θdθ =((a^4)/(2b))∫[0,π/2] cos^4θdθ =((a^4)/(2b))∫[0,π/2] (1/4)(1+cos(2θ))^2dθ =((a^4)/(8b))∫[0,π/2] (1+cos(2θ))^2dθ =((a^4)/(8b))∫[0,π/2] {1+2cos(2θ)+cos^2(2θ)}dθ =((a^4)/(8b))∫[0,π/2] {1+2cos(2θ)+(1/2)+(1/2)cos(4θ)}dθ ここからはできるだろうからやってみて下さい。 (3) V=2∫[0,1] dx∫[0,√(x-x^2)](x^2+y^2)dy =2∫[0,1] dx [yx^2+(1/3)y^3] [y:0,√(x-x^2)] =2∫[0,1] {x^2(x-x^2)^(1/2)+(1/3)(x-x^2)(x-x^2)^(1/2)}dx =(2/3)∫[0,1] (x+2x^2)(x-x^2)^(1/2)dx x-(1/2)=tとおくとx=t+1/2,1-x=1/2-t V=(2/3)∫[-1/2,1/2] (2t+1)(t+1)((1/2)^2-t^2)^(1/2)dt =(2/3)∫[-1/2,1/2] (2t^2+1)((1/2)^2-t^2)^(1/2)dt =(4/3)∫[0,1/2] (2t^2+1)((1/2)^2-t^2)^(1/2)dt t=(1/2)sin(u)とおくと V=(4/3)∫[0,π/2] ((1/2)sin^2(u)+1)(1/2)cos(u)(1/2)cos(u)du =(1/3)∫[0,π/2] ((1/2)sin^2(u)+1)cos^2(u)du =(1/3)∫[0,π/2] ((1/4)(1-cos(2u))+1)(1/2)(1+cos(2u))du =(1/24)∫[0,π/2] (5-cos(2u))(1+cos(2u))du =(1/24)∫[0,π/2] {5+4cos(2u)-cos^2(2u)}du =(1/24)∫[0,π/2] {5+4cos(2u)-(1/2)(1+cos(4u))}du この続きは自分で計算できるだろうからやってみて下さい。

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