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数Ⅲ 回転体
286番の(3)の回転体の問題の解説が分かりません。なぜこのようになるかご教授ください
回答
こんにちは。
コメント見ました。
赤い字の式の説明です。
y軸を中心にした回転体ですから、y軸方向に積分します。x軸方向には無理。
y座標がpのところで、その回転体を水平に切ったらどんな図形になるかというと、穴あき円板です。
外側の半径が$y=p$ のときの$x_1=2+2\sqrt{1-p^2}$
内側の穴の半径は$y=p$ のときの$x_2=2-2\sqrt{1-p^2}$
ですから、穴あき円板の面積は $\pi x_1^2-\pi x_2^2$
(これに厚み$dy$ をかけたら、うすい穴あき円板の体積)
これをy方向にー1から1まで定積分すればいいわけです。
============追加(17:10)===========
すみません、上の$x_1,x_2$ の√ の前の2が抜けていました。直しました。
コメントの質問ですが、絵でないとだめかと思い、描きましたが、ご覧のようにへたくそで、かえってわからなくしちゃわないかと心配ですが。ま、見てください。赤い図形が $x_1$ 、黒が $x_2$ です。(笑)
これをy軸まわりに回転すると、ドーナツの穴がどんどん小さくなってなくなっちゃったようなもので(中心部は穴無し。1点が塞いでいる)、しかもドーナツを上からつぶして断面が円ではなく楕円になっています。一番下の絵です(笑)。
Pで水平に切ると、Aがぐるっと回ってできた円が外側の円。Bがぐるっと回ってできる円が穴の縁。真ん中の図が穴あき円板です!その面積をy軸方向に積分します。
これで大丈夫ですか?まだ説明不足?
これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないとか、コメント欄に返事を書いてください。よろしく。
赤い字の式以外は大丈夫です。
では、赤い字の式について回答を書きますね。 上の回答を書き直したので、読んでください。
度重なる質問申し訳ございません。 なぜx1が外側の半径x2が内側の半径を示せるのでしょうか?
ここは質問箱ですので、わかるまでねばってください。申し訳ないなんてことないです! 上の回答に追加しました。見てください。何しろ絵も下手で。
丁寧に回答くださりありがとうございました。 すごい分かりやすかったです。
下手な絵でスミマセン。役に立てたならよかったです。またどうぞ。