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109 學年度台綜大微積分 B 第 5 題

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109學年度 · 109台綜大微積分B · 第 5 題

題目

5. (10 points) Find the volume of the solid generated by rotating the curve

y=sin⁡(x2)y=\sin(x^2)

over 0≤x≤10 \le x \le 1 around the yy-axis.

解答

解法一

思路

展開
  • 繞 yy 軸旋轉時,垂直於 xx 軸的直條適合用柱殼法。
  • 代換 u=x2u=x^2 可直接處理 xsin⁡(x2)x\sin(x^2)。

答題過程

半徑為 xx、高為 sin⁡(x2)\sin(x^2) 的薄柱殼體積為 2πxsin⁡(x2) dx2\pi x\sin(x^2)\,\mathrm{d}x,故

V= 2π∫01xsin⁡(x2) dx= π∫01sin⁡u du= π(1−cos⁡1).\begin{align*} V =&\,2\pi\int_0^1x\sin(x^2)\,\mathrm{d}x\\[4mm] =&\,\pi\int_0^1\sin u\,\mathrm{d}u\\[4mm] =&\,\boxed{\pi(1-\cos1)}. \end{align*}