Каков объем тела, полученного при повороте вокруг оси абсцисс криволинейной трапеции, ограниченной линиями y=√x, y=0, x=1, x=4, при скорости движения точки, заданной уравнением v=3t^2+2t+1 (м/с)? Найдите путь s, пройденный точкой за 10 секунд от начала движения.
Солнце
Для решения данной задачи нам необходимо найти объем тела, полученного при повороте вокруг оси абсцисс криволинейной трапеции. Для этого мы можем использовать формулу поверхности вращения, которая связана с определенным интегралом.
Для начала, построим график криволинейной трапеции, ограниченной линиями \(y = \sqrt{x}\), \(y = 0\), \(x = 1\) и \(x = 4\).
\[
\begin{array}{c|c}
x & y = \sqrt{x} \\
\hline
1 & 1 \\
4 & 2 \\
\end{array}
\]
На основании этого, мы видим, что криволинейная трапеция имеет две боковые стороны длиной 1 и 2 и параллельные боковые стороны, проходящие между \(x = 1\) и \(x = 4\).
Теперь давайте найдем путь \(s\), пройденный точкой за 10 секунд от начала движения, используя уравнение \(v = 3t^2 + 2t + 1\) (м/с). Чтобы найти путь, мы можем проинтегрировать уравнение скорости по времени.
\[
\begin{align*}
s &= \int_{0}^{10} v\,dt \\
&= \int_{0}^{10} (3t^2 + 2t + 1)\,dt \\
&= \left[\frac{t^3}{1} + t^2 + t\right]_{0}^{10} \\
&= \left(\frac{10^3}{1} + 10^2 + 10\right) - \left(\frac{0^3}{1} + 0^2 + 0\right) \\
&= (1000 + 100 + 10) - (0 + 0 + 0) \\
&= 1110 \text{ метров}
\end{align*}
\]
Таким образом, путь, пройденный точкой за 10 секунд от начала движения, составляет 1110 метров.
Теперь перейдем к решению основной задачи - нахождению объема тела, полученного при повороте криволинейной трапеции вокруг оси абсцисс.
Используя формулу поверхности вращения, объем тела может быть найден следующим образом:
\[
V = \pi \int_{1}^{4} \left(\sqrt{x}\right)^2\,dx
\]
\[
V = \pi \int_{1}^{4} x\,dx
\]
\[
V = \pi \left[\frac{x^2}{2}\right]_{1}^{4}
\]
\[
V = \pi \left(\frac{4^2}{2} - \frac{1^2}{2}\right)
\]
\[
V = \pi \left(\frac{16}{2} - \frac{1}{2}\right)
\]
\[
V = \pi \left(8 - \frac{1}{2}\right)
\]
\[
V = \pi \cdot \frac{15}{2}
\]
Итак, объем тела, полученного при повороте вокруг оси абсцисс криволинейной трапеции, составляет \(\frac{15}{2}\pi\).
Для начала, построим график криволинейной трапеции, ограниченной линиями \(y = \sqrt{x}\), \(y = 0\), \(x = 1\) и \(x = 4\).
\[
\begin{array}{c|c}
x & y = \sqrt{x} \\
\hline
1 & 1 \\
4 & 2 \\
\end{array}
\]
На основании этого, мы видим, что криволинейная трапеция имеет две боковые стороны длиной 1 и 2 и параллельные боковые стороны, проходящие между \(x = 1\) и \(x = 4\).
Теперь давайте найдем путь \(s\), пройденный точкой за 10 секунд от начала движения, используя уравнение \(v = 3t^2 + 2t + 1\) (м/с). Чтобы найти путь, мы можем проинтегрировать уравнение скорости по времени.
\[
\begin{align*}
s &= \int_{0}^{10} v\,dt \\
&= \int_{0}^{10} (3t^2 + 2t + 1)\,dt \\
&= \left[\frac{t^3}{1} + t^2 + t\right]_{0}^{10} \\
&= \left(\frac{10^3}{1} + 10^2 + 10\right) - \left(\frac{0^3}{1} + 0^2 + 0\right) \\
&= (1000 + 100 + 10) - (0 + 0 + 0) \\
&= 1110 \text{ метров}
\end{align*}
\]
Таким образом, путь, пройденный точкой за 10 секунд от начала движения, составляет 1110 метров.
Теперь перейдем к решению основной задачи - нахождению объема тела, полученного при повороте криволинейной трапеции вокруг оси абсцисс.
Используя формулу поверхности вращения, объем тела может быть найден следующим образом:
\[
V = \pi \int_{1}^{4} \left(\sqrt{x}\right)^2\,dx
\]
\[
V = \pi \int_{1}^{4} x\,dx
\]
\[
V = \pi \left[\frac{x^2}{2}\right]_{1}^{4}
\]
\[
V = \pi \left(\frac{4^2}{2} - \frac{1^2}{2}\right)
\]
\[
V = \pi \left(\frac{16}{2} - \frac{1}{2}\right)
\]
\[
V = \pi \left(8 - \frac{1}{2}\right)
\]
\[
V = \pi \cdot \frac{15}{2}
\]
Итак, объем тела, полученного при повороте вокруг оси абсцисс криволинейной трапеции, составляет \(\frac{15}{2}\pi\).
Знаешь ответ?