$y = \sin x$ ($0 \le x \le \pi$) と $y = 0$ で囲まれた部分を $x$ 軸のまわりに回転してできる立体の体積 $V$ を求める問題です。計算の途中式が一部省略されているため、それを補完します。

解析学積分回転体の体積三角関数
2025/6/8

1. 問題の内容

y=sinxy = \sin x (0xπ0 \le x \le \pi) と y=0y = 0 で囲まれた部分を xx 軸のまわりに回転してできる立体の体積 VV を求める問題です。計算の途中式が一部省略されているため、それを補完します。

2. 解き方の手順

xx 軸回転体の体積の公式は、
V=πaby2dxV = \pi \int_a^b y^2 dx
で与えられます。この問題の場合、y=sinxy = \sin x, a=0a = 0, b=πb = \pi なので、
V=π0π(sinx)2dxV = \pi \int_0^\pi (\sin x)^2 dx
ここで、sin2x=1cos2x2\sin^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{2} を用いると、
V=π0π1cos2x2dxV = \pi \int_0^\pi \frac{1 - \cos 2x}{2} dx
V=π20π(1cos2x)dxV = \frac{\pi}{2} \int_0^\pi (1 - \cos 2x) dx
積分を実行すると、
V=π2[x12sin2x]0πV = \frac{\pi}{2} \left[ x - \frac{1}{2} \sin 2x \right]_0^\pi
V=π2[(π12sin2π)(012sin0)]V = \frac{\pi}{2} \left[ (\pi - \frac{1}{2} \sin 2\pi) - (0 - \frac{1}{2} \sin 0) \right]
V=π2(π00+0)=π22V = \frac{\pi}{2} (\pi - 0 - 0 + 0) = \frac{\pi^2}{2}
よって、
A=πA = \pi, B=0B = 0, C=πC = \pi, D=2D = 2, E=π2E = \frac{\pi}{2}, F=0F=0, G=πG=\pi, H=1H=1, I=2I=2, J=2J=2, K=1K=1, L=2L=2, M=πM=\pi

3. 最終的な答え

A=πA = \pi
B=0B = 0
C=πC = \pi
D=2D = 2
E=π2E = \frac{\pi}{2}
F=0F = 0
G=πG = \pi
H=1H = 1
I=2I = 2
J=2J = 2
K=1K = 1
L=2L = 2
M=πM = \pi

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