区間[a, b]において,y= f(x) を x軸周りに回転してできる回転体の
体積V,及び表面積S の以下公式について質問があります.
◆V = π∫y^2 dx
◆S = 2π∫y √{(dx)^2 + (dy)^2}
(積分区間は,共に[a, b])
回転体の体積における微少変化 ΔVは,円錐の体積変化
ΔV = (1/3)π*(y + dy)^2*(x +dx) - (1/3)π*y^2*x において,
y*dx = x*dy,及び y >> dy より (dy)^2≒0 を用いて,
ΔV = π*y^2*dx となることから,上記公式は理解できます.
しかし,回転体の表面積における微少変化 ΔSは,円錐の表面積変化
ΔS = π*(y + y+dy)*√{(dx)^2 + (dy)^2} において,
y+dy≒y と近似できる理由が不明のため,上記公式が理解できません.
回転体の表面積において,y+dy≒y と近似できる理由を教えていただけますでしょうか.
また,体積の考え方について,間違いがあれば指摘していただけますでしょうか.
よろしくお願いいたします.
A 回答 (1件)
- 最新から表示
- 回答順に表示
No.1
- 回答日時:
演算子であるdx, dyと、正の実数Δx, Δyを区別しなくては。
円錐台の側面の面積ΔSΔS = π (y +(y+Δy))√((Δx)^2 + (Δy)^2)
Δy = (dy/dx)Δx
は(もちろん、導関数(ってか円錐台なんだから定数の微係数)(dy/dx)が存在するのが条件ですが)
ΔS = (2π y +πΔy)√((Δx)^2 + (Δy)^2)
= (2π y +π(dy/dx)Δx)√((Δx)^2 + ((dy/dx)Δx)^2)
ここで、
f(x) = lim(Δx→0) ΔS/Δx = (2π y)√(1 + (dy/dx))^2)
を考える。いわば、円錐台で近似を行う幅Δxを無限小にしてやるわけで、これによってy(x)が勝手にぐねぐねしていても、細かく区切って円錐台で近似してやることができる。
こいつをxについて積分すると、y(x)はぐねぐねでも大丈夫で
∫ f(x) dx = ∫(2π y)√(1 + (dy/dx))^2) dx
である。
あるいは、曲線の道のり(円錐台なら母線)にそった座標sで積分するなら、(もちろん(dy/ds)が存在しなくては駄目ですが)
Δs = √((Δx)^2 + (Δy)^2)
ΔS = π (y +(y+Δy))Δs
Δy = (dy/ds)Δs
において、
g(s) = lim(Δs→0)ΔS/Δs = 2πy
を考える。そうすればy(s)はぐねぐねでも大丈夫で、g(s)を積分すると
∫g(s)ds = ∫(2πy)ds
である。このことを形式的に
∫(2πy)√((dx)^2 + (dy)^2)
と書いてみるのは勝手だけれども、xとyは独立ではないわけで、その意味は上記の通りです。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 数学 【全微分について】 z=f(x,y) の全微分は df=(∂f/∂x)dx+(∂f/∂y)dy と表 1 2023/02/25 05:49
- 数学 (1+x^2)y'=1 の微分で教えて下さい 2 2022/08/30 10:23
- 数学 数学積分の問題です x=a(t+sint) y=a(1-cost) tは0〜π グラフの形は「ハ」を 3 2022/08/27 12:26
- 数学 重積分の積分領域について D={(x,y)∈R^2 | 0≦y≦x≦∞} で表される領域で、∫[0→ 3 2023/05/05 23:33
- 物理学 線積分 1 2023/06/19 14:37
- 数学 微分積分の極限についての問題がわからないです。 1 2023/01/08 13:57
- 数学 微分積分の二重積分についての問題がわからないです 2 2022/08/08 15:19
- 数学 x軸をまたぐ場合について考えてます。 それぞれ体積、表面積の立式は合ってますか? y=b±√(a 2 2023/05/21 17:05
- 数学 「急募!」数学 微分方程式 dy/dx=y+x*y^3 ・・・(1) 但しy(0)=±1をExcel 2 2022/07/20 21:58
- 数学 微分(全微分)についての質問です。 2 2022/04/07 17:08
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
積分で1/x^2 はどうなるのでし...
-
e^-2xの積分
-
1階微分方程式の解析解に関する...
-
∫1/(x^2+1)^2 の不定積分がわ...
-
∫1/√x dx 積分せよ 教えて下さい
-
フーリエ変換の問題について
-
積分 Xの-2乗を積分するとどう...
-
項の右端につく縦棒の意味を教...
-
【数学Ⅱ・Ⅲ】微分の問題
-
1/X^2の積分ってlogX^2ですか?
-
フーリエ級数の問題で、f(x)は...
-
微積分 dの意味
-
e^-1/Tの積分
-
連続確率変数Xの確率密度関数fx...
-
x^2 * exp(x^2) dxの不定積分
-
∫e^cos(x) dx の計算
-
xe^xsinx これを部分積分するに...
-
台形の任意の高さにおける上辺...
-
x−1分の2の微分の仕方を教えて...
-
フーリエ級数についてです この...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
積分で1/x^2 はどうなるのでし...
-
e^-2xの積分
-
フーリエ級数の問題で、f(x)は...
-
∫1/(x^2+1)^2 の不定積分がわ...
-
積分 Xの-2乗を積分するとどう...
-
∫1/√x dx 積分せよ 教えて下さい
-
項の右端につく縦棒の意味を教...
-
1/X^2の積分ってlogX^2ですか?
-
何が違いますか?
-
微積分 dの意味
-
∫e^cos(x) dx の計算
-
【数学Ⅱ・Ⅲ】微分の問題
-
2次微分の変数変換
-
x/(a^2+x^2)の積分について
-
exp(-ax^2)*cosx の証明
-
∫r/(a^2+r^2)^3/2drの計算の解...
-
x^2 * exp(x^2) dxの不定積分
-
x−1分の2の微分の仕方を教えて...
-
フーリエ変換の問題について
-
台形の任意の高さにおける上辺...
おすすめ情報