曲线 GG 的方程为 y=1cos⁡x+cos⁡xy = \frac{1}{\cos x} + \cos x。 由 GG、直线 x=π3x = \frac{\pi}{3}、xx 轴和 yy 轴围成的区域绕 xx 轴旋转一周。求所得旋转体的精确体积,结果用 π\pi 表示。

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的

完整解法

1

1. Set up the definite integral for the volume of revolution.

V=π∫0π3y2 dxV = \pi \int_{0}^{\frac{\pi}{3}} y^2 \, dx
V=π∫0π3(1cos⁡x+cos⁡x)2 dxV = \pi \int_{0}^{\frac{\pi}{3}} \left( \frac{1}{\cos x} + \cos x \right)^2 \, dx

2. Expand the squared expression and apply trigonometric identities.

(sec⁡x+cos⁡x)2=sec⁡2x+2sec⁡xcos⁡x+cos⁡2x\left( \sec x + \cos x \right)^2 = \sec^2 x + 2\sec x \cos x + \cos^2 x
=sec⁡2x+2+cos⁡2x= \sec^2 x + 2 + \cos^2 x
Using the double angle formula cos⁡2x=12+12cos⁡2x\cos^2 x = \frac{1}{2} + \frac{1}{2}\cos 2x:
V=π∫0π3(sec⁡2x+52+12cos⁡2x) dxV = \pi \int_{0}^{\frac{\pi}{3}} \left( \sec^2 x + \frac{5}{2} + \frac{1}{2}\cos 2x \right) \, dx

3. Integrate the expression with respect to $x$.

∫(sec⁡2x+52+12cos⁡2x) dx=tan⁡x+52x+14sin⁡2x\int \left( \sec^2 x + \frac{5}{2} + \frac{1}{2}\cos 2x \right) \, dx = \tan x + \frac{5}{2}x + \frac{1}{4}\sin 2x

4. Evaluate the definite integral using exact trigonometric values.

Evaluate from x=0x = 0 to x=π3x = \frac{\pi}{3}:
At x=π3x = \frac{\pi}{3}:
tan⁡(π3)+52(π3)+14sin⁡(2π3)=3+5π6+14(32)\tan\left(\frac{\pi}{3}\right) + \frac{5}{2}\left(\frac{\pi}{3}\right) + \frac{1}{4}\sin\left(\frac{2\pi}{3}\right) = \sqrt{3} + \frac{5\pi}{6} + \frac{1}{4}\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)
=3+5π6+38=938+5π6= \sqrt{3} + \frac{5\pi}{6} + \frac{\sqrt{3}}{8} = \frac{9\sqrt{3}}{8} + \frac{5\pi}{6}
At x=0x = 0:
tan⁡(0)+52(0)+14sin⁡(0)=0\tan(0) + \frac{5}{2}(0) + \frac{1}{4}\sin(0) = 0
V=π(938+5π6)−0=π(938+5π6)V = \pi \left( \frac{9\sqrt{3}}{8} + \frac{5\pi}{6} \right) - 0 = \pi \left( \frac{9\sqrt{3}}{8} + \frac{5\pi}{6} \right)

答案

π(938+5π6)\pi \left( \frac{9\sqrt{3}}{8} + \frac{5\pi}{6} \right)

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1曲线 CC 由参数方程定义 x=t−sin⁡tx = t - \sin t,y=sin⁡2ty = \sin^{2} t,  0≤t≤π\;0 \le t \le \pi。 曲线 CC 上的点 AA 对应的参数为 π2\dfrac{\pi}{2},且是一个极大值点。直线…
  2. 2下图显示了 y=f(x)y = f(x) 的图像。该曲线在 (0,a)(0,a) 处有一个极值点,且直线 y=±kxy = \pm kx 是该曲线的渐近线,其中 aa 和 kk 是正实常数。 [续] 现在已知 f(x)=a1+x2\mathrm{f}(x) = a\sqrt{1+x^2}…
  3. 3已知 C=∫0πe−2xcos⁡x  dxC = \int_{0}^{\pi} \mathrm{e}^{-2x} \cos x \; \mathrm{d}x 且 S=∫0πe−2xsin⁡x  dxS = \int_{0}^{\pi} \mathrm{e}^{-2x} \sin x \; \mathrm{d}x…
  4. 4函数 f 定义为 f(x)=ln⁡(5−x),  x<5f(x)=\ln(5-x),\; x<5。 求由曲线 y=f(x)y=f(x) 以及 x 轴和 y 轴所围成的区域绕 y 轴完全旋转一周所得旋转体的体积。答案精确到两位小数。 写出使得 f(∣x∣)=∣f(x)∣f(|x|)=|f(x)| 成立的…
  5. 5通过换元法 u=x+1u = \sqrt{x+1},求 ∫x+1x−1 dx\displaystyle \int \frac{\sqrt{x+1}}{x-1}\,dx。 区域 RR 由曲线 y=x+1x−1y = \dfrac{\sqrt{x+1}}{x-1} 以及直线…