绕y轴和绕y=1,他们的旋转体体积,在积分中被积函数有什么区别吗?求解丫

如题所述

既然绕y轴和y=1旋转,就得将旋转体向y轴积分,并取y为积分变量。设旋转体在y轴上的投影区间为[c,d]。分两种情况:
1.被旋转的平面区域由曲线x=φ(y)、y轴、直线y=c、y=d围成。
①绕y轴旋转
在y轴上纵坐标为y和y+dy的点处分别作垂直于y轴的平面,截旋转体得一厚度为dy的圆盘,其近似是一圆柱体,所以体积微元
dV=旋转体被在纵坐标为y处所作垂直于y轴的平面截下的圆面积×圆盘厚度dy=π[φ(y)]^2 dy.
于是,所求体积V=∫(c,d)dV=π∫(c,d)[φ(y)]^2 dy.
②绕直线y=1旋转
此时如①一样截旋转体。此时因是绕y=1旋转,旋转体被在纵坐标为y处所作垂直于y轴的平面截下的圆的半径是|φ(y)-1|,所以dV=π[φ(y)-1]^2 dy.
于是V=π∫(c,d)[φ(y)-1]^2 dy.
2.被旋转的平面区域由两条曲线x=φ(y)、x=ψ(y)及二直线y=c、y=d围成。
分三种情况:
A.曲线x=ψ(y)始终位于x=φ(y)的右侧
①绕y轴旋转
此时旋转体被在纵坐标为y处所作垂直于y轴的平面截下的是同心圆环,其面积=π[ψ(y)]^2-π[φ(y)]^2=π{[ψ(y)]^2-[φ(y)]^2}.所以dV=π{[ψ(y)]^2-[φ(y)]^2}dy.于是
V=π∫(c,d){[ψ(y)]^2-[φ(y)]^2}dy.
②绕直线y=1旋转
分三种情况:
a.曲线x=ψ(y)和x=φ(y)都始终位于直线y=1一侧
此时旋转体被在纵坐标为y处所作垂直于y轴的平面截下的是圆心在直线y=1上的同心圆环,其面积是
π[ψ(y)-1]^2-π[φ(y)-1]^2=π{[ψ(y)-1]^2-[φ(y)-1]^2}.于是
V=π∫(c,d){[ψ(y)-1]^2-[φ(y)-1]^2}dy.
b.曲线x=ψ(y)与x=φ(y)始终位于直线y=1的两侧
此时旋转体被位于纵坐标为y处且垂直于y轴的平面截下的是一个圆面,其半径=max{φ(y),ψ(y)}。计算出该圆的面积后,乘以dy得体积微元。得到
V=π∫(c,d) {max[φ(y),ψ(y)]}^2 dy.
c.两条曲线在区间[c,d]的某些部分上位于y=1的同一侧,而在其他部分上位于y=1的两侧
此时需按在同一侧、两侧将[c,d]分成部分区间分别按a、b所述方法进行计算。
B.x=ψ(y)始终位于x=φ(y)的左侧
这种情况与A类似,略。
C.二曲线相对位置并不始终一个在另一个左侧或右侧
这种情况类似于上面的c.略。追答

限于篇幅,B、C两种情况未做更详细阐述,若需要,本人再做补充

值得指出的是,只要被旋转的是有限的平面区域,绕y轴与绕y=1旋转所得旋转体体积就不可能相等!

回答正文有错误,抱歉!
所有涉及绕直线y=1旋转的回答都是针对绕直线x=1旋转说的。事实上,绕y轴旋转与绕直线y=1旋转不具有可比性

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第1个回答  2019-09-01
要看这个图形具体情况,有可能旋转出来的图形是相同的,比如说一个长方形,以x轴的0-1为底边,此时无论绕y轴还是y=1,体积都是相同的。
主要看图形的一边是否和y轴或者y=1,重叠,如果不重合,那么构造一个新的图形使其重叠即可。
比如一个以x轴2-3,为底边的长方形,绕y=1旋转,得到的就是一个小圆柱中间再挖掉一个小圆柱的图形,绕y=0旋转,则是一个大圆柱挖掉一个大圆柱。追问

就是一个普通一个函数f(x),比如y=x^2,在(1,2)积分区间,绕y=1旋转,那么这个算体积,他的被积函数怎么写呢需要平移吗

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第2个回答  2019-09-03
首先,绕y轴即绕x=0旋转。切片被积函数为πf(y)^2,积分薄片厚度为dy。
其次,绕y=1轴旋转时。切片被积函数为π[f(x)-1]^2,积分薄片厚度为dx。
第3个回答  2019-09-01
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