2つの曲線 $y = \frac{1}{2}x^2$ と $y = \log x$ と$x$軸で囲まれた図形を、$x$軸の周りに1回転させたときにできる立体の体積を求める問題です。

解析学積分回転体の体積対数関数定積分
2025/5/30

1. 問題の内容

2つの曲線 y=12x2y = \frac{1}{2}x^2y=logxy = \log xxx軸で囲まれた図形を、xx軸の周りに1回転させたときにできる立体の体積を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、y=12x2y = \frac{1}{2}x^2y=logxy = \log x の交点を求めます。
y=logxy = \log xxx軸と交わる点は、x=1x = 1 です。また、y=12x2y = \frac{1}{2}x^2xx軸と交わる点は、x=0x = 0 です。
x>0x > 0 の範囲で2つの曲線とxx軸で囲まれた領域の体積を求める必要があります。
問題文に詳細が記載されていませんが、y=logexy = \log_e xであると仮定します。
y=12x2y = \frac{1}{2}x^2y=logxy = \log x の交点を求めるのは困難です。
また、y=12x2y = \frac{1}{2}x^2y=logxy = \log xの交点のうち、x>0x>0で、x=2x=2付近にあることは分かります。
回転体の体積を求める公式は、
V=πaby2dxV = \pi \int_a^b y^2 dx
です。
x=1x = 1 から x=kx = k (ただし、k>1k > 1) の範囲で、y=logxy = \log xxx軸で囲まれた図形を回転させた体積 V1V_1 を計算します。
V1=π1k(logx)2dxV_1 = \pi \int_1^k (\log x)^2 dx
y=12x2y = \frac{1}{2}x^2xx軸で囲まれた図形を回転させた体積 V2V_2x=0x = 0からx=kx = kまで計算します。
V2=π0k(12x2)2dx=π0k14x4dx=π[120x5]0k=π20k5V_2 = \pi \int_0^k (\frac{1}{2}x^2)^2 dx = \pi \int_0^k \frac{1}{4}x^4 dx = \pi [\frac{1}{20}x^5]_0^k = \frac{\pi}{20}k^5
kkの値が不明なため、これ以上計算を進めることができません。

3. 最終的な答え

問題文に不備があるため、体積を求めることはできません。

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