曲線 $y=e^x$, $y=0$, $x=0$, $x=2$ で囲まれた部分を x 軸のまわりに回転させてできる立体の体積 V を求め、問題文の穴埋めをすること。

解析学積分回転体の体積指数関数
2025/6/9

1. 問題の内容

曲線 y=exy=e^x, y=0y=0, x=0x=0, x=2x=2 で囲まれた部分を x 軸のまわりに回転させてできる立体の体積 V を求め、問題文の穴埋めをすること。

2. 解き方の手順

回転体の体積の公式より、
V=π02(ex)2dx=π02e2xdxV = \pi \int_0^2 (e^x)^2 dx = \pi \int_0^2 e^{2x} dx
e2xe^{2x} の積分は 12e2x\frac{1}{2}e^{2x} なので、
V=π[12e2x]02=π(12e412e0)=π2(e41)V = \pi \left[ \frac{1}{2} e^{2x} \right]_0^2 = \pi \left( \frac{1}{2} e^4 - \frac{1}{2} e^0 \right) = \frac{\pi}{2} (e^4 - 1)
したがって、
V=BCA(eDx)dx=eEFGπV = \int_B^C A (e^{Dx}) dx = \frac{e^E - F}{G} \pi
と対応させると、
A=πA = \pi
B=0B = 0
C=2C = 2
D=2D = 2
E=4E = 4
F=1F = 1
G=2G = 2

3. 最終的な答え

A: π\pi
B: 00
C: 22
D: 22
E: 44
F: 11
G: 22

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