Trang Chủ Bài tập SGK lớp 12 Bài tập Toán 12

Bài 4, 5 trang 121 Giải tích 12: Ứng dụng của tích phân trong hình học

Bài 3 Ứng dụng của tích phân trong hình học. Giải bài 4, 5 trang 121 SGK Giải tích 12. Tính thể tích khối tròn xoay do hình phẳng giới hạn bởi các đường sau quay quanh trục Ox ; Cho tam giác vuông…

Bài 4: Tính thể tích khối tròn xoay do hình phẳng giới hạn bởi các đường sau quay quanh trục \(Ox\):

a) \(y = 1 – x^2\), \(y = 0\) ;

b) \(y = cosx, y = 0, x = 0, x = π\) ;

c) \(y = tanx, y = 0, x = 0\), \(x=\frac{\pi }{4}\) ;

a) Phương trình hoành độ giao điểm \(1 – x^2= 0 ⇔ x = ±1\).

Thể tích cần tìm là :

\(V=\pi \int_{-1}^{1}(1-x^{2})^{2}dx=2\pi \int_{0}^{1}(x^{4}-2x^{2}+1)dx\)

     \(=2\pi \left (\frac{x^{4}}{5}- \frac{2}{3}x^{3}+x \right )|_{0}^{1}=2\pi\left ( \frac{1}{5}-\frac{2}{3}+1 \right )=\frac{16}{15}\pi\)

b) Thể tích cần tìm là :

Advertisements (Quảng cáo)

\(V= \pi \int_{0}^{\pi }cos^{2}xdx =\frac{\pi }{2}\int_{0}^{\pi}(1+cos2x)dx\)

     \(=\frac{\pi }{2}\left (x+\frac{1}{2}sin2x \right )|_{0}^{\pi }=\frac{\pi }{2}\pi =\frac{\pi ^{2}}{2}\)

c) Thể tích cần tìm là :

\(V=\pi\int_{0}^{\frac{\pi }{4}}tan^{2}xdx=\pi\int_{0}^{\frac{\pi }{4} }\left (\frac{1}{cos^{2}x}-1 \right )dx\)

     \(=\pi \left (tanx-x \right )|_{0}^{\frac{\pi }{4}}=\pi (1-\frac{\pi }{4})\).

Bài 5: Cho tam giác vuông \(OPM\) có cạnh \(OP\) nằm trên trục \(Ox\). Đặt  \(\widehat {POM} = \alpha \)

Advertisements (Quảng cáo)

và \(OM = R\), \(\left( {0 \le \alpha  \le {\pi  \over 3},R > 0} \right)\)

Gọi   là khối tròn xoay thu được khi quay tam giác đó xung quanh \(Ox\) (H.63).

a) Tính thể tích của  theo \(α\) và \(R\).

b) Tìm \(α\) sao cho thể tích  là lớn nhất.

  

a) Hoành độ điểm \(P\) là :

\(x_p=  OP = OM. cos α = R.cosα\)

Phương trình đường thẳng \(OM\) là \(y =  tanα.x\). Thể tích \(V\) của khối tròn xoay là:

\(V = \pi \int\limits_0^{R\cos \alpha } {{{\tan }^2}\alpha {{{x^3}} \over 3}\left| {_0^{R\cos \alpha } = {{\pi .{R^3}} \over 3}(\cos \alpha  – {{\cos }^3}} \right.} \alpha )\)

b) Đặt \(t = cosα \Rightarrow t ∈ \left[ {{1 \over 2};1} \right]\). \(\left( \text{ vì }{\alpha  \in \left[ {0;{\pi  \over 3}} \right]} \right)\),  \(α = arccos t\).

Ta có :

\(\eqalign{
& V = {{\pi {R^3}} \over 3}(t – {t^3});V’ = {{\pi {R^3}} \over 3}(1 – 3{t^2}) \cr
& V’ = 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{
t = {{\sqrt 3 } \over 3} \hfill \cr
t = {{ – \sqrt 3 } \over 3}\text{ (loại)} \hfill \cr} \right. \cr} \)

 Từ đó suy ra \(V\) lớn nhất bằng \({{2\sqrt 3 \pi R^3} \over 27}\) \(\Leftrightarrow t = {{\sqrt 3 } \over 3} \Leftrightarrow \alpha  = \arccos {{\sqrt 3 } \over 3}\)

Advertisements (Quảng cáo)