解答题 5.设由曲线y=与直线y=a(其中常数a满足0<a<1)以及x=0.x=1围成的平面图形(如图的阴影部分)绕y轴旋转一周所得旋转体的体积为V(a),求V(a)的最小值与最小值点.
【正确答案】由曲线y=与直线y=a(其中0<a<1)以及x=0,x=1围成的平面图
D1={(x,y)|a≤y≤1,0≤x≤},
D2={(x,y)|0≤y≤a,≤x≤1}.
在D1绕y轴旋转一周所得旋转体中满足y→y+dy的一层形状是圆形薄片,其半径厚度为dy,从而这个圆形薄片的体积dV=π(1一y2)dy,于是区域D1绕y轴旋转一周所得旋转体的体积
V1(a)=f一π(1一y2)dy=π∫a1(1一y2)dy=π[1一a一
在D2绕y轴旋转一周所得旋转体中满足y→y+dy的一层形状为圆环形薄片,其内半径为
外半径为1,厚度为dy,从而这个圆环形薄片的体积为dV=π[1一(1一y2)]dy=πy2dy,故区域D2绕Y轴旋转一周所得旋转体的体积
V2(a)=∫0aπy2dy=a3
把V1(a)与V2(a)相加,就得到了
V(a)=V1(a)+V2(a)=π(a3).
由于 V'(a)=π(2a2—1)=
【答案解析】