Найти объём тела, ограниченного поверхностями, полученными вращением вокруг оси Ox линий y=x^2-x, x=0, x=2 Найти объём тела, ограниченного поверхностями, полученными вращением вокруг оси Ox линий y=x^2-x, x=0, x=2
Для начала найдем точки пересечения линии y=x^2-x с осями Ox:
Когда у=0, x^2-x=0 => xx−1x-1x−1=0 => x=0 или x=1 Когда x=2, y=2^2-2=2
Таким образом, наши точки пересечения: 0,00,00,0, 1,01,01,0 и 2,22,22,2
Теперь построим график данной функции, чтобы найти границы вращения:
import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np x = np.linspace0,2,1000,2,1000,2,100
y = x**2-x plt.plotx,yx,yx,y
plt.axhline0,color=′black′,linewidth=0.50, color='black',linewidth=0.50,color=′black′,linewidth=0.5
plt.axvline0,color=′black′,linewidth=0.50, color='black',linewidth=0.50,color=′black′,linewidth=0.5
plt.gridcolor=′gray′,linestyle=′−−′,linewidth=0.5color = 'gray', linestyle = '--', linewidth = 0.5color=′gray′,linestyle=′−−′,linewidth=0.5plt.show
Исходя из графика, видно что кривая y=x^2-x ограничена графиками x=0 и x=2. Таким образом, мы найдем объем тела вращения вокруг оси Ox с помощью интеграла следующим образом:
V = π∫0,20,20,2(x2−x)2(x^2-x)^2(x2−x)2dx
V = π∫0,20,20,2x4−2x3+x2x^4 - 2x^3 + x^2x4−2x3+x2dx
V = πx5/5−x4/2+x3/3x^5/5 - x^4/2 + x^3/3x5/5−x4/2+x3/3∣0,20,20,2
V = π(25/5−24/2+23/3)−(0)(2^5/5 - 2^4/2 + 2^3/3) - (0)(25/5−24/2+23/3)−(0)
V = π(32/5−8+8/3)(32/5 - 8 + 8/3)(32/5−8+8/3)
V = π(32/5−40/5+40/15)(32/5 - 40/5 + 40/15)(32/5−40/5+40/15)
V = π(32/5−40/5+8/15)(32/5 - 40/5 + 8/15)(32/5−40/5+8/15)
V = π−8/15-8/15−8/15
Ответ: объем тела, ограниченного поверхностями, полученными вращением вокруг оси Ox линий y=x^2-x, x=0, x=2 равен -8π/15.
Для начала найдем точки пересечения линии y=x^2-x с осями Ox:
Когда у=0, x^2-x=0 => xx−1x-1x−1=0 => x=0 или x=1
Когда x=2, y=2^2-2=2
Таким образом, наши точки пересечения: 0,00,00,0, 1,01,01,0 и 2,22,22,2
Теперь построим график данной функции, чтобы найти границы вращения:
import matplotlib.pyplot as pltimport numpy as np
x = np.linspace0,2,1000,2,1000,2,100 y = x**2-x
plt.plotx,yx,yx,y plt.axhline0,color=′black′,linewidth=0.50, color='black',linewidth=0.50,color=′black′,linewidth=0.5 plt.axvline0,color=′black′,linewidth=0.50, color='black',linewidth=0.50,color=′black′,linewidth=0.5 plt.gridcolor=′gray′,linestyle=′−−′,linewidth=0.5color = 'gray', linestyle = '--', linewidth = 0.5color=′gray′,linestyle=′−−′,linewidth=0.5 plt.show
Исходя из графика, видно что кривая y=x^2-x ограничена графиками x=0 и x=2. Таким образом, мы найдем объем тела вращения вокруг оси Ox с помощью интеграла следующим образом:
V = π∫0,20,20,2 (x2−x)2(x^2-x)^2(x2−x)2dx
V = π∫0,20,20,2 x4−2x3+x2x^4 - 2x^3 + x^2x4−2x3+x2dx
V = πx5/5−x4/2+x3/3x^5/5 - x^4/2 + x^3/3x5/5−x4/2+x3/3∣0,20,20,2
V = π(25/5−24/2+23/3)−(0)(2^5/5 - 2^4/2 + 2^3/3) - (0)(25/5−24/2+23/3)−(0)
V = π(32/5−8+8/3)(32/5 - 8 + 8/3)(32/5−8+8/3)
V = π(32/5−40/5+40/15)(32/5 - 40/5 + 40/15)(32/5−40/5+40/15)
V = π(32/5−40/5+8/15)(32/5 - 40/5 + 8/15)(32/5−40/5+8/15)
V = π−8/15-8/15−8/15
Ответ: объем тела, ограниченного поверхностями, полученными вращением вокруг оси Ox линий y=x^2-x, x=0, x=2 равен -8π/15.