高校数学 公式・解法ノート
必須

体積(断面積・回転体)

着眼点体積は「断面積を積分」が原理。x 軸回転は断面が円なので \pi y^2。y 軸回転は x=g(y) にして \pi x^2 を y で積分。

V=\int_a^bS(x)\,dx,\qquad V_x=\pi\int_a^b\{f(x)\}^2dx,\qquad V_y=\pi\int_c^d\{g(y)\}^2dy
例題
1
曲線 y=\sqrt x\ (0\le x\le4) と x 軸、直線 x=4 で囲まれた部分を x 軸のまわりに1回転させた立体の体積を求めよ。
解答
\pi\int_0^4(\sqrt x)^2dx=\pi\left[\frac{x^2}2\right]_0^4=8\pi
2
y=\sin x\ (0\le x\le\pi) と x 軸で囲まれた部分を x 軸のまわりに1回転させた立体の体積を求めよ。
解答
\pi\int_0^\pi\sin^2x\,dx=\pi\cdot\frac\pi2=\frac{\pi^2}2(\int_0^\pi\sin^2x\,dx=\frac\pi2 は三角関数の積分の項目を参照)
注意2曲線の間を回転させるときは \pi\int(f^2-g^2)\,dx。\pi\int(f-g)^2dx は誤り(ドーナツ状の断面)。

「積分法(数学Ⅲ)」の項目

  1. 基本の不定積分必須
  2. f(ax+b) の積分必須
  3. f'/f 型・fⁿf' 型(置換を書かない置換)必須
  4. 置換積分(定積分は範囲も置き換える)必須
  5. 部分積分必須
  6. 三角関数の積分(次数下げ・積和・奇関数)必須
  7. 分数関数の積分(割り算・部分分数)差がつく
  8. 定積分で表された関数必須
  9. 区分求積法必須
  10. 定積分と不等式(和を積分で評価)差がつく
  11. 面積必須
  12. 体積(断面積・回転体)必須
  13. 媒介変数表示の曲線と面積差がつく
  14. 曲線の長さ差がつく
  15. バウムクーヘン型の体積公式不要
  16. 斜めの軸(y=x など)のまわりの回転体不要

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