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高校数学積分

    武山 尚人 (id: 1251) (2022年9月10日11:21)
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    数3の積分について質問です。 画像の問題でなぜrをtの関数としてから積分しなければ正しい答えが得られないのか説明していただけないでしょうか? r=√1-t^2としてもしなくてもrが0から1で変化するのは変わらないので、わざわざtの関数として置き換えなくても計算できちゃいそうな気がしてしまうんですよね。

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    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2022年9月10日12:30)
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    こんにちは。 (2)の方針では、積分は縦方向にするので、定積分の最後に書く微小量は縦方向の変化(厚み)の微小量dtです。 ですからこのやり方では被積分関数の変数は厚み方向の変数tにしてdtで締めくくらなければ。 rを「断面を考えた時の球の断面の円の半径」という変数にすると、厚みの微小量に当たる量をrで表現しなければならなくなります。 厚さ方向の変数をtとすれば(ま、これが例題の解答になっていますが)r^2=1-t^2。両辺微分して2rdr=ー2tdt。 ここからdtがうまくrだけで表せればいい。むりすればdt=-2/√(1-r^2)と書けますがこれをホワイトボードのバツが付いた式のdrの代わりにかいて定積分です。たぶんこれをやるのは嫌になりそうですね。 どうでしょうか?これを読んだら反応してくださいね。わかったとかここが解らないとか。よろしくお願いします。
    武山 尚人 (id: 1251) (2022年9月10日15:50)
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    こんにちは!解答いただきありがとうございます! 縦方向への積分であるから、rを縦方向の変数であるtで表現しなければならないということはよくわかりました!ありがとうございます! 追加でまだ疑問というか、自分の勘違いなのかもしれませんが、 S=(π-4)r^2+36rとして縦にS、横にrをとってグラフに書いたときにこの曲線とr軸、r=1で囲まれた領域の面積が体積になるような気がしてしまうのですが、ただの勘違いってことですよね? 初歩的な質問ですいません。

    武山 尚人 (id: 1251) (2022年9月10日15:58)
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    S=πR^2としてやってみても答えが2/3πr^3になってしまいますね。 これは厚みのない極薄の紙をいくら重ねても体積にはならないっていうイメージでよろしいのでしょうか?

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2022年9月10日17:54)
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    15:50のコメント そのグラフは断面を作ったときの球の半径の数値rに対して断面積で、薄い板の体積は断面積✕厚さなので、厚さはdrではないですね。区分求積法をよく調べてみては。積分の最後に付くdxは積分する方向がxならdxです。この問題ではrは水平方向に伸び縮みする量で厚み方向ではないのでだめなんです。 15:58のコメント これはどんな図を考えているか分かりませんが、関数s=πr∧2という放物線を積分していると考えたら体積にはなりませんが(単にグラフの下の面積を求めただけ)、中心が原点にある半径rの球を縦に切った時の断面の円の面積だと考えれば、0〜rまでの積分の結果の2/3πr∧3はちゃんと半球の体積になっています。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2022年9月11日6:24)
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    ごめんなさい、上の12;58のコメント、全く勘違いでした。忘れてください。積分の結果も違いますね。πr∧3ですね。この積分では直線s=rをr軸を中心に回転さたときにできる円錐の体積です。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2022年9月11日6:25)
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    あ、15:58でした。

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