曲線 $y = \sqrt{x}$ と $x$軸、および直線 $x=3$ で囲まれる部分を、$x$軸の周りに回転させてできる立体の体積 $V$ を求める問題です。ただし、問題文には $V = \frac{49}{50}\pi$ と書かれていますが、この値が正しいか検証します。

解析学積分回転体の体積定積分関数のグラフ
2025/4/7

1. 問題の内容

曲線 y=xy = \sqrt{x}xx軸、および直線 x=3x=3 で囲まれる部分を、xx軸の周りに回転させてできる立体の体積 VV を求める問題です。ただし、問題文には V=4950πV = \frac{49}{50}\pi と書かれていますが、この値が正しいか検証します。

2. 解き方の手順

回転体の体積は、積分を使って求めることができます。y=f(x)y = f(x) で表される曲線と xx 軸、直線 x=ax=ax=bx=b(ただし a<ba < b)で囲まれた部分を xx軸の周りに回転させてできる立体の体積 VV は、次の式で表されます。
V=πab[f(x)]2dxV = \pi \int_a^b [f(x)]^2 dx
この問題では、f(x)=xf(x) = \sqrt{x}a=0a = 0b=3b = 3 であるので、体積 VV は次のようになります。
V=π03(x)2dx=π03xdxV = \pi \int_0^3 (\sqrt{x})^2 dx = \pi \int_0^3 x dx
積分を実行します。
V=π[12x2]03=π(12(3)212(0)2)=π(920)=92πV = \pi \left[ \frac{1}{2}x^2 \right]_0^3 = \pi \left( \frac{1}{2}(3)^2 - \frac{1}{2}(0)^2 \right) = \pi \left( \frac{9}{2} - 0 \right) = \frac{9}{2}\pi

3. 最終的な答え

したがって、求める体積は V=92πV = \frac{9}{2}\pi です。問題文にある 4950π\frac{49}{50}\pi は誤りです。
答え: 92π\frac{9}{2}\pi

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