2022年定积分的简单应用——求体积.pdf

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1、定积分的简单应用(二) 复习：（1） 求曲边梯形面积的方法是什么（2） 定积分的几何意义是什么（3） 微积分基本定理是什么引入：我们前面学习了定积分的简单应用求面积。求体积问题也是定积分的一个重要应用。下面我们介绍一些简单旋转几何体体积的求法。1. 简单几何体的体积计算问题：设由连续曲线( )yf x和直线 xa，xb及 x轴围成的平面图形（如图甲）绕x轴旋转一周所得旋转体的体积为V，如何求V分析：在区间 , a b内插入1n个分点，使0121nnaxxxxxbL，把曲线( )yf x（axb）分割成 n个垂直于 x 轴的“小长条”，如图甲所示。设第i个“小长条”的宽是1iiixxx，1,2,

2、inL。这个“小长条”绕 x轴旋转一周就得到一个厚度是ix的小圆片，如图乙所示。当ix很小时，第i个小圆片近似于底面半径为()iiyf x的小圆柱。因此，第i个小圆台的体积iV近似为2()iiiVfxx该几何体的体积V等于所有小圆柱的体积和：2221122()()()nnVfxxfxxfxxL这个问题就是积分问题，则有：22( )( )bbaaVfx dxfx dx精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 归纳：设旋转体是由连续曲线( )y

3、f x和直线 xa，xb及 x轴围成的曲边梯形绕x 轴旋转而成，则所得到的几何体的体积为2( )baVfx dx2. 利用定积分求旋转体的体积（1） 找准被旋转的平面图形，它的边界曲线直接决定被积函数（2） 分清端点（3） 确定几何体的构造（4） 利用定积分进行体积计算3. 一个以y轴为中心轴的旋转体的体积若求绕y轴旋转得到的旋转体的体积， 则积分变量变为y， 其公式为2( )baVgy dy类型一：求简单几何体的体积例 1：给定一个边长为 a 的正方形，绕其一边旋转一周，得到一个几何体，求它的体积思路：由旋转体体积的求法知，先建立平面直角坐标系，写出正方形旋转轴对边的方程，确定积分上、下限，

4、确定被积函数即可求出体积。解：以正方形的一个顶点为原点，两边所在的直线为, x y轴建立如图所示的平面直角坐标系，如图:BCya。则该旋转体即为圆柱的体积为：22300|aaVa dxa xa规律方法：求旋转体的体积，应先建立平面直角坐标系，设旋转曲线函数为( )f x。确定积分上、下限,a b，则体积2( )baVfx dx练习 1：如图所示，给定直角边为a 的等腰直角三角形，绕y轴旋转一周，求形成的几何体的体积。解：形成的几何体的体积为一圆柱的体积减去一圆锥的体积。223330012|33aaVaay dyayag精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - -

5、欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 类型二：求组合型几何体的体积例 2：如图，求由抛物线28 (0)yx y与直线60 xy及0y所围成的图形绕 x轴旋转一周所得几何体的体积。思路：解答本题可先由解析式求出交点坐标。再把组合体分开来求体积。解：解方程组28 (0)60yx yxy得：24xy28yx与直线60 xy的交点坐标为(2,4)所求几何体的体积为：26220264112( 8 )(6)1633Vxdxxdx规律方法：解决组合体的体积问题，关键是对其构造进行剖析，分解成几个简单几何体体积的和或差，然后，

6、分别利用定积分求其体积。练习 2：求由直线2yx，直线1x与 x轴围成的平面图形绕x轴旋转一周所得旋转体的体积。解：旋转体的体积：1204(2 )3Vxdx类型三：有关体积的综合问题：例 3：求由曲线212yx与2yx所围成的平面图形绕x 轴旋转一周所得旋转体的体积。思路： 解题的关键是把所求旋转体体积看作两个旋转体体积之差。画出草图确定被积函数的边界确定积分上、下限用定积分表示体积求定积分解：曲线212yx与2yx所围成的平面图形如图所示：设所求旋转体的体积为V根据图像可以看出V等于曲线2yx，直线2x与 x轴围成的平面图形绕x轴旋转一精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - -

7、- - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 周所得的旋转体的体积（设为1V）减去曲线212yx直线2x与 x轴围成的平面图形绕x轴旋转一周所得的旋转体的体积（设为2V）2222210001(2 )22|42Vxdxxdxxg22224522000118|24455Vxdxx dxx12812455VVV反思：结合图形正确地把求旋转体体积问题转化为求定积分问题是解决此类问题的一般方法。练习 3：求由1yx，229yx以及y轴围成的图形绕 x 轴旋转一周所得旋转体的体积。解：由2129yxyx得：32

8、xy33400451(1)8110Vxdxx dxg误区警示：忽略了对变量的讨论而致错例：已知曲线2yx，1yx和直线0y，(0)xa a。试用 a 表示该四条曲线围成的平面图形绕 x轴旋转一周所形成的几何体的体积。思路： 掌握对定积分的几何意义，不要忽视了对变量a的讨论。解： 由21yxyx得11xy由示意图可知：要对a 与 1 的关系进行讨论：当01a时，224500()5aaVxdxx dxa精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 当1a时，21220116()5aVxdxdxxa所得旋转体的体积为5(01)56(1)5aaVaa追本溯源：利用定积分求旋转体的体积问题的关键在于：（1） 找准被旋转的平面图形，它的边界曲线直接决定被积函数（2） 分清端点（3） 确定几何体的构造（4） 利用定积分进行体积计算精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - - -