题目
Problem
A curve has equation
y=9−x20≤x≤3.
(a) Using calculus, show that the length of the curve is
23π.
The curve is rotated through 2π radians about the x-axis.
(b) Using calculus, find the exact area of the surface generated.
(7)
题目中文翻译
曲线的方程为
y=9−x20≤x≤3
(a) 用微积分证明该曲线的长度为
23π
将该曲线绕 x 轴旋转 2π 弧度。
(b) 用微积分求所生成曲面的精确面积。
解答
(a)
解法一
思路
展开
先对曲线方程求导,再代入弧长公式。根式内的两项通分后会化为 9−x29,因此弧长积分成为标准的反正弦积分;必须明确代入上下限,才能自然得到题设结果。
答题过程
展开
Differentiating,
dxdy=−9−x2x.
Hence
1+(dxdy)2==1+9−x2x29−x23.
Therefore, the length of the curve is
L====∫039−x23dx3[arcsin(3x)]033(2π−0)23π.
(b)
解法一
思路
展开
绕 x 轴旋转所得曲面的面积公式为 ∫2πyds。沿用 (a) 已求出的弧长因子后,y=9−x2 与分母完全约去,被积函数变成常数。
答题过程
展开
The area of the surface generated is
S=====∫032πy1+(dxdy)2dx∫032π9−x29−x23dx∫036πdx6π[x]0318π.