Приложение определенного интеграла к решению задач практического содержания

Таким образом, L = dx.

Пример: Найти длину окружности радиуса R. (рис 3)[5]

Решение:

Найдем ¼ часть ее длины от точки (0;R) до точки (R;0). Так как y

= , ¼L = dx = R arcsin= R .

Значит L = 2R.

Полярные координаты

Пусть кривая AB задана уравнением в полярных координатах r = r(), . Предположим, что r() и r() непрерывны на отрезке [].

Если в равенствах x = r cos, y = r sin, связывающих полярные и декартовы координаты, параметром считать угол , то кривую AB можно задать параметрически

Тогда

Поэтому

= =

Применяя формулу L = , получаем

L =

Пример: Найти длину кардиоиды r = a(1 + cos).

[5]

Решение: Кардиоида r = a(1 + cos) симметрична относительно полярной оси. Найдем половину

(рис 4) длины кардиоиды:

½ L = = a = a = 2a cosd= 4a sin= 4a.

3.2.2 Вычисление объема тела

Вычисление объема тела по известным площадям параллельных сечений

Пусть требуется найти объем V тела (рис 5), причем известны площади сечений этого тела плоскостями, перпендикулярными некоторой оси, на­пример оси Ox:S = S(x), a≤ x≤ b [5]

Применим схему II (метод дифференциала).

1. Через произвольную точку x [а; b] проведем плоскость П, перпендикулярную оси Ох. Обозначим через S(x) площадь сечения тела этой плоскостью; S(x) считаем известной и непрерывно изменяю­щейся при изменении x. Через v(x) обозна­чим объем части тела, лежащее левее плос­кости П. Будем считать, что на отрезке [а; x] величина v есть функция от x, т. е. v = у(x) (v(a) = 0, v(b) = V).

2. Находим дифференциал dV функции v = v(x). Он представляет собой

“элементарный слой” тела, заключенный между параллельными плоскостями, пересекающими ось Ох в точках x и x + Δx, который при­ближенно может быть принят за цилиндр с основанием S(x) и высотой dx. Поэтому дифференциал объема dV = S(х) dх.

2. Находим искомую величину V путем интегрирования dА в пределах от a до b:

V = S(x) dx

Формула объема тела по площади параллельных сечений

Пример: Найти объем эллипсоида (рис 6)[5]

Решение: Рассекая эллипсоид плоскостью, параллельной плоскости OYZ и на расстоянии х от нее (-a≤ x≤ b.), получим эллипс

Площадь этого эллипса равна S(x) = bc(1 - ). Поэтому, по формуле имеем

V = bc(1 - )dx = abc.

 Скачать реферат