Как вычислить (с точностью до двух знаков после запятой) объем тела, полученного вращением фигуры Ф вокруг указанной оси координат, если Ф задана уравнениями: yx = 4 и 2x + y - 6 = 0, а ось вращения - Ox? Пожалуйста, приведите график и объяснение.
МатематикаКолледжОбъем тел вращенияОбъём тела вращениявычисление объёмауравнения фигурыграфик функцииось вращения Oxматематика 12 классточность до двух знаковзадача по геометрии
Для вычисления объема тела, полученного вращением фигуры Ф вокруг оси Ox, нам нужно следовать нескольким шагам. Давайте начнем с анализа данных уравнений и нахождения границ интегрирования.
Шаг 1: Найдем точки пересечения линийУ нас есть два уравнения:
Для нахождения точек пересечения, приравняем два уравнения:
4/x = 6 - 2x.
Умножим обе стороны на x (при условии, что x не равен нулю):
4 = (6 - 2x)x.
Это уравнение можно привести к квадратному:
2x^2 - 6x + 4 = 0.
Решим его с помощью дискриминанта:
D = b^2 - 4ac = (-6)^2 - 4*2*4 = 36 - 32 = 4.
Корни уравнения:
x1 = (6 + √4) / (2*2) = 5/2 = 2.5;
x2 = (6 - √4) / (2*2) = 2/2 = 1.
Таким образом, точки пересечения находятся в x = 1 и x = 2.5.
Шаг 2: Найдем объем тела вращенияДля вычисления объема тела вращения используем метод дисков. Формула для объема V выглядит следующим образом:
V = π * ∫[a, b] (f(x))^2 dx,
где f(x) - это функция, описывающая верхнюю границу фигуры, а a и b - границы интегрирования.
В нашем случае верхней границей будет функция y = 6 - 2x, а нижней - y = 4/x. Таким образом, объем можно выразить как:
V = π * ∫[1, 2.5] ((6 - 2x)^2 - (4/x)^2) dx.
Шаг 3: Вычислим интегралРассмотрим интеграл:
V = π * ∫[1, 2.5] ((6 - 2x)^2 - (16/x^2)) dx.
Раскроем скобки:
(6 - 2x)^2 = 36 - 24x + 4x^2.
Таким образом, выражение для интеграла будет:
V = π * ∫[1, 2.5] (36 - 24x + 4x^2 - 16/x^2) dx.
Теперь вычислим интеграл по частям:
Теперь подставим границы интегрирования от 1 до 2.5:
V = π * [ (36(2.5) - 12(2.5)^2 + (4/3)(2.5)^3 + 16/2.5) - (36(1) - 12(1)^2 + (4/3)(1)^3 + 16/1) ].
Шаг 4: Подсчитаем значенияТеперь подставим значения:
Итого:
90 - 75 + 20.8333 + 6.4 = 42.2333.
Теперь для x = 1:
Итого:
36 - 12 + 1.3333 + 16 = 41.3333.
Теперь вычтем:
42.2333 - 41.3333 = 0.9.
Таким образом, объем V = π * 0.9 = 2.8274.
Шаг 5: Округлим до двух знаков после запятойИтак, объем тела, полученного вращением фигуры Ф вокруг оси Ox, равен примерно 2.83.
График данной фигуры можно построить, но, к сожалению, я не могу предоставить графические изображения. Однако, вы можете использовать графические калькуляторы или программное обеспечение для построения графиков, чтобы визуализировать линии y = 4/x и y = 6 - 2x, а также область, которая будет вращаться вокруг оси Ox.