題目
Problem
乙、計算、證明題:共 3 題,每題 12 分,共 36 分。須詳細寫出計算及證明過程,否則不予計分。
- Find the area of the surface cut from the paraboloid x2+y+z2=2 by the plane y=0.
解答
解法一
思路
- 將曲面改寫為圖形 y=2−x2−z2,以 xz 平面作投影。
- 截平面 y=0 與曲面的交線是圓 x2+z2=2,所以投影區域是一個圓盤。
- 曲面面積用 ∬D1+yx2+yz2dA;被積式只依半徑,最後換成極坐標。
答題過程
曲面可寫成
y=2−x2−z2.
平面 y=0 與它的交線滿足 x2+z2=2,故投影區域為
D={(x,z):x2+z2≤2}.
又
yx=−2x,yz=−2z,
所以曲面積為
A====∬D1+yx2+yz2dxdz∫02π∫02r1+4r2drdθ2π12(1+4r2)3/2026π(27−1)=313π.