回転体の体積は、与えられた関数を積分して求めます。x軸周りの回転体の体積は、以下の公式で計算できます。
V=π∫ab[f(x)]2dx ここで、f(x)は回転させる関数、aとbは積分範囲です。問題ごとに、積分範囲と関数を適切に設定して計算します。 (1)
V=π∫12(3x)2dx=π∫129x2dx=π[3x3]12=π[3(23)−3(13)]=π[24−3]=21π (2)
V=π∫13(x1)2dx=π∫13x1dx=π[lnx]13=π(ln3−ln1)=πln3 (3)
V=π∫−11(e−x)2dx=π∫−11e−2xdx=π[−21e−2x]−11=π[−21e−2+21e2]=2π(e2−e−2) (4)
V=π∫0π/2(cosx)2dx=π∫0π/221+cos2xdx=π[2x+4sin2x]0π/2=π[4π+0−0−0]=4π2 (5)
y=3−xとx軸、y軸で囲まれた図形なので、xの積分範囲は0から3まで。 V=π∫03(3−x)2dx=π∫03(3−x)dx=π[3x−2x2]03=π[9−29−0]=29π (6)
V=π∫−12(1+x2)2dx=π∫−12(1+x2)dx=π[x+3x3]−12=π[2+38−(−1−31)]=π[2+38+1+31]=π[3+39]=6π (7)
V=π∫0π/4(tanx)2dx=π∫0π/4(cos2xsin2x)dx=π∫0π/4(cos2x1−cos2x)dx=π∫0π/4(cos2x1−1)dx=π[tanx−x]0π/4=π[1−4π−0]=π(1−4π) (8)
V=π∫01(x+21)2dx=π∫01(x+2)−2dx=π[−(x+2)−1]01=π[−31+21]=6π (9)
4x2+9y2=1を変形して、y2=9(1−4x2)=9−49x2 V=π∫−22(9−49x2)dx=2π∫02(9−49x2)dx=2π[9x−43x3]02=2π[18−43(8)]=2π(18−6)=24π (10)
4−x2=3より、x2=1, x=±1 V=π∫−11(4−x2)2−32dx=π∫−11(16−8x2+x4−9)dx=π∫−11(7−8x2+x4)dx=2π∫01(7−8x2+x4)dx=2π[7x−38x3+5x5]01=2π(7−38+51)=2π(15105−40+3)=15136π (11)
V=π∫01(x2−x)2dx=π∫01(x4−2x3+x2)dx=π[5x5−2x4+3x3]01=π[51−21+31]=π[306−15+10]=30π (12)
x2+y2+2x=0を変形して、(x+1)2+y2=1。これは中心(−1,0)、半径1の円。 V=π∫−20y2dx=π∫−20(−x2−2x)dx=π[−3x3−x2]−20=π[0−(38−4)]=π[4−38]=34π