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回転体の体積

    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日7:51)
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    放物線y =2ーx二乗 と 直線y =ーx で囲まれた部分が x軸の周りに1回転してできる回転体の体積を求めよ。 という問題なのですが 回転した時の立体の形の想像ができません。 よろしくお願いします。

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    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月27日8:44)
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    しみ りつさん、おはようございます。ずいぶん早い時間の質問ですね。 たしかに、頭の中では考えにくいですね。 やり方としては、2つのグラフを半回転したときの(x軸に対称移動したもの)y=x²-2とy=xのグラフも同じ座標平面に書き込んでみるとわかりやすいです。4つのグラフに囲まれた図形(左に向いた魚が口を開けているような!)から回転体の形は想像できますか?左右に凹みがありますね。回転体の形を決めるのはx軸より上にある部分です。それが回転すると考えればいいのです。全部積分でやろうなどとおもわず、円錐や円錐台などは算数でいいのですよ。積分はy=2-x²の0から1までの部分の回転体の体積(の2倍)を求めるためにつかい、あとは算数が一番はやい! これで大丈夫ですか? 一般的には、回転体の表面を作る図形(つまりx軸より上にある部分だけでいい)を調べます。x軸より下にある部分は半回転させてx軸より上に移動して考えますよ! 分かったとか、またこのあたりがわからないので説明してほしいとか、コメント欄に返事を書いてくださいね! 必要なら、図も書いてアップしますが。 ===================== 追記 2/27 19:00 $\pi \int_0^1(-x^2+2)^2dx=\dfrac{43}{15}\pi$ 小円錐=$\dfrac{1}{3}\pi$ 大円錐=$\dfrac{8}{3}\pi$ $\pi\int_{\sqrt{2}}^2 (x^2-2)^2dx=\Big(\dfrac{56}{15}-\dfrac{32}{15}\Big)\pi$ になりますから、求める体積は $\dfrac{43}{15}\pi \times 2-\dfrac{1}{3}\pi+\Big(\dfrac{8}{3}\pi-\dfrac{1}{3}\pi\Big)-\Big(\dfrac{56}{15}-\dfrac{32\sqrt{2}}{15}\Big)\pi$ $=4\pi+\dfrac{32\sqrt{2}}{15}\pi$ $\Bigl( =\Big(4+\dfrac{32\sqrt{2}}{15}\Big)\pi \Bigl)$ $\dfrac{8}{3}\pi-\dfrac{1}{3}\pi$ はx=1から2の円錐台の体積です。 これでどうでしょうか? 円錐は算数で、と書きましたが、積分でももちろんいいのですよ。

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    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日9:46)
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    すみません1番上の投稿に写真をあげさせていただいたんですけど 4つのグラフに囲まれた図形というのは写真の斜線の部分で合っていますでしょうか

    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日9:59)
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    すみませんやっぱり一個上の投稿を取り消させて下さい すみません

    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日10:20)
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    「積分はy=2-x²の0から1までの部分の回転体の体積(の2倍)を求めるためにつかい、あとは算数が一番はやい!」 この部分が分からないんですけど説明をお願いしてもよろしいでしょうか

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月27日11:14)
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    あ、ごめんなさい。何を勘違いしたのか!ご迷惑をかけてしまいましたね。定積分が必要なのは0から1までの回転部分と、√2から2までの回転部分ですね。 まず0から1までの回転体の体積を積分で求め2倍して、そこから左側のへこみ部分(半径1、高さ1の円錐)を引きます。これでy軸より左とx=1までの部分の回転体の体積が求まります。あとは右側。大きな円錐(半径2、高さ2の円錐)から原点を頂点とする小さな円錐(半径1、高さ1)を引き、さらに√2から2までの部分の回転体の体積を引きます。 これでどうでしょうか?

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月27日11:27)
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    言葉では難しいので、図をアップしました。

    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日15:47)
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    すみません学校の先生いわく 答えが 4+32/15πになるらしいんですが 答えが合わないです。 くさぼうぼうさんが計算するとしたらどんな値になりますか?

    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日16:30)
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    すみません 4+32π/15 でした

    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日16:32)
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    またまたすみません 4+32√2π/15でした

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月27日19:04)
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    上の回答に追記したので読んでください!

    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日20:00)
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    すみません 1番上の投稿に写真を載せたんですが 写真のように 4ではなく4πが出てきてしまいます 計算間違いの箇所がありましたら教えて頂きたいです

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月27日20:31)
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    うわ~、こちらが間違えてました。あなたので正解です。書き換えましたのでよろしく!失礼しました。

    しみ りつ (id: 2772) (2024年2月27日20:50)
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    承知しました 半回転させるやり方はとても有効だと分かりました ありがとうございました🙇🏻‍♂️

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月27日20:51)
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    いやぁ、説明を2度も間違えて書いてしまい、混乱させてごめんなさいね。これに懲りずに、またどうぞ。

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