使用Washer法求指定区域绕y=-2旋转体体积出错,求错因
你的旋转体体积计算错误分析
嘿,我来帮你找出计算里的问题:
- 最核心的错误:直圆柱的范围选错了
你把x的区间取成了0到6,但实际上曲线y=√(x-2)和y=2围成的区域,x的有效范围是从2到6(当y=2时,解方程√(x-2)=2得x=6;曲线y=√(x-2)的起点是x=2,y=0)。所以对应的直圆柱高应该是6-2=4,而不是6。你之前算的直圆柱体积π*4²*6=96π是错的,正确的直圆柱体积应该是π*4²*4=64π。
接下来我们重新梳理正确的Washer法计算过程:
绕直线y=-2旋转时,对于每个x∈[2,6]:
- 外半径:上边界y=2到旋转轴y=-2的距离,也就是
2 - (-2) = 4 - 内半径:下边界y=√(x-2)到旋转轴y=-2的距离,也就是
√(x-2) - (-2) = √(x-2) + 2
体积公式是:
V = π∫₂⁶ [外半径² - 内半径²] dx
一步步计算:
先算内半径平方的积分:
令u=x-2,du=dx,当x=2时u=0,x=6时u=4:∫₂⁶ (√(x-2)+2)² dx = ∫₀⁴ (√u + 2)² du = ∫₀⁴ (u + 4√u + 4) du计算结果:
[ (1/2)u² + (8/3)u^(3/2) + 4u ]₀⁴ = 8 + 64/3 + 16 = 136/3计算总体积:
V = π*(4²*4) - π*(136/3) = 64π - 136π/3 = (192π - 136π)/3 = 56π/3 ≈ 58.64
最后提一句:你说的“正确答案134.04”大概率是错的,或者问题描述可能遗漏了其他边界(比如是否包含x轴?)。但从你给出的曲线条件来看,正确的体积结果就是56π/3≈58.64。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Brad
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