在求解微积分中的体积问题时,我们通常采用积分的方法。以下是一个具体的例子:
假设我们要计算一个由函数 \( f(x) \) 在区间 \([a, b]\) 上生成的旋转体的体积。这个体积可以通过对函数 \( f(x) \) 在区间 \([a, b]\) 上关于 \( x \) 轴的积分来求得,即:
\[ V = \pi \int_{a}^{b} [f(x)]^2 \, dx \]
这里,\([f(x)]^2\) 是旋转体的横截面积,\(\pi\) 是圆周率,\(\int_{a}^{b} [f(x)]^2 \, dx\) 是积分运算。
例如,如果函数 \( f(x) = x^2 \) 在区间 \([0, 1]\) 上,那么旋转体的体积 \( V \) 可以通过以下积分计算得出:
\[ V = \pi \int_{0}^{1} (x^2)^2 \, dx = \pi \int_{0}^{1} x^4 \, dx \]
对 \( x^4 \) 进行积分,我们得到:
\[ \int x^4 \, dx = \frac{x^5}{5} + C \]
将积分的上下限代入,得到:
\[ V = \pi \left[ \frac{x^5}{5} \right]_{0}^{1} = \pi \left( \frac{1^5}{5} - \frac{0^5}{5} \right) = \frac{\pi}{5} \]
因此,旋转体的体积 \( V \) 是 \(\frac{\pi}{5}\) 立方单位。
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