y=sinx绕y轴的体积

更新时间:2025-12-26 17:43:30
最佳答案

计算函数 \( y = \sin x \) 绕 y 轴旋转所形成的体积,首先需要明确旋转轴是 y 轴,这意味着旋转后形成的体积是围绕 y 轴的圆柱壳的体积。

根据旋转体体积的计算公式,对于绕 y 轴旋转的曲线 \( y = f(x) \),其旋转体的体积 \( V \) 可以通过以下积分公式计算:
\[ V = 2\pi \int_{a}^{b} x |f(x)| \, dx \]

在本题中,曲线 \( y = \sin x \) 绕 y 轴旋转,因此 \( x \) 的取值范围是从 \( -\frac{\pi}{2} \) 到 \( \frac{\pi}{2} \),因为在这个区间内 \( \sin x \) 的绝对值是最大的。所以,体积 \( V \) 的计算公式变为:
\[ V = 2\pi \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} x |\sin x| \, dx \]

由于 \( |\sin x| \) 在 \( [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}] \) 区间内是非负的,我们可以去掉绝对值符号:
\[ V = 2\pi \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} x \sin x \, dx \]

接下来,我们需要计算这个积分。使用分部积分法,设 \( u = x \),\( dv = \sin x \, dx \),则 \( du = dx \),\( v = -\cos x \)。应用分部积分公式 \( \int u \, dv = uv - \int v \, du \),我们得到:
\[ \int x \sin x \, dx = -x \cos x + \int \cos x \, dx \]

再次积分 \( \int \cos x \, dx \) 得到 \( \sin x \)。将积分的上下限代入,我们得到:
\[ \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} x \sin x \, dx = \left[ -x \cos x + \sin x \right]_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \]

将 \( x = \frac{\pi}{2} \) 和 \( x = -\frac{\pi}{2} \) 代入,注意到 \( \cos(\frac{\pi}{2}) = 0 \) 和 \( \cos(-\frac{\pi}{2}) = 0 \),并且 \( \sin(\frac{\pi}{2}) = 1 \) 和 \( \sin(-\frac{\pi}{2}) = -1 \),所以:
\[ \left[ -x \cos x + \sin x \right]_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} = \left[ 0 + 1 \right] - \left[ 0 - 1 \right] = 2 \]

最后,将这个结果乘以 \( 2\pi \) 得到绕 y 轴旋转的体积:
\[ V = 2\pi \times 2 = 4\pi \]

因此,函数 \( y = \sin x \) 绕 y 轴旋转所形成的体积是 \( 4\pi \) 立方单位。

【考研刷题通】——你的考研刷题好帮手!涵盖政治、英语、数学等全部考研科目,海量习题,精准定位知识点,助你高效备考,轻松通关考研!立即下载,开启你的考研刷题之旅!

相关推荐

CopyRight © 2020-2025 考研攻略网 -考研各个学科复习攻略资料分享平台.网站地图 All rights reserved.

桂ICP备2022010597号-11 站务邮箱:newmikke@163.com

页面耗时0.0416秒, 内存占用1.55 MB, 访问数据库12次