Навигация
4. Нахождение объема тел
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.
3. 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.
Объём тела вращения
Пусть вокруг оси Ох вращается криволинейная трапеция, ограниченная непрерывной линией у = f(х) ≥ 0, отрезком а ≤ х ≤ b и прямыми х = а и х = b (рис 7). Полученная от вращения фигура называется телом вращения. Сечение этого тела плоскостью, перпендикулярной оси Ох, проведенной через произвольную точку х оси Oх), есть круг с радиусом у = f(х). Следовательно, S(x)=y
.
Применяя формулу
V = S(x) dx
объема тела по площади параллельных сечений, получаем
V
= ydx.
Если криволинейная трапеция ограничена графиком непрерывной функции x = 
(x) ≥ 0 и прямыми x = 0, y = c, y = d (c <
d), то объем тела, образованного вращением этой трапеции вокруг оси Оу, по аналогии с формулой
V = S(x) dx,
равен
V =xdy.
Пример: Найти объем тела, образованного вращением фигуры, ограниченной линиями у = 
, x = 0, у = 2
вокруг оси Оу. [5]
Решение: По формуле
V =xdy.
находим:
V
= 
2ydy = y
= 8.
Похожие работы
... значения интеграла, основан на «монотонности» интеграла. При этом способе подынтегральную функцию приближают снизу и сверху интегрируемыми в замкнутом виде функциями и , т.е. , (34) Тогда (35) 5. Вычисление интегралов методом Монте-Карло Пусть нам нужно вычислить интеграл: (36) В случае, когда методы Ньютона-Котеса и Гаусса работают плохо, приходится обращаться к вероятностным ...
етка – одно из простейших средств получения случайных чисел с хорошим равномерным распределением, на использовании которых основан этот метод. Метод Монте – Карло это статистический метод. Его используют при вычислении сложных интегралов, решении систем алгебраических уравнений высокого порядка, моделировании поведения элементарных частиц, в теориях передачи информации, при исследовании сложных ...
... находится в соответствии с данной выше оценкой погрешности и, кроме того, свидетельствует, что формула Симпсона значительно точнее формулы трапеций. Поэтому формулу Симпсона для приближенного вычисления определенных интегралов используют чаще, чем формулу трапеций. Как отмечалось выше, приближенные формулы для вычисления определенного интеграла применяют в тех случаях, когда первообразная ...
... сегмента равна , мы получим формулу прямоугольников (1), в которой Здесь . Мы воспользовались формулой, доказанной в утверждении, для функции Примеры вычисления определённых интегралов по формуле прямоугольников. Для примеров возьмём интегралы, которые вычислим сначала по формуле Ньютона-Лейбница, а затем по формуле прямоугольников. П р и м е р 1. ...
0 комментариев