问答题 设有摆线(-π≤θ≤π),试求:
(Ⅰ)L绕x轴旋转一周所得旋转面的面积;
(Ⅱ)L与x轴所围平面图形的形心
【正确答案】(Ⅰ)这是由参数方程给出的曲线. 由于
x′(θ)=1-cosθ,y′(θ)=sinθ,
则按旋转面面积计算公式,可得该旋转面的面积

(Ⅱ)由平面图形的形心公式,有

当x=θ-sinθ时θ∈[-π,π]对应θ∈[-π,π],相应地y(x)=1-cosθ

因此
由对称性知,. 故所求平面图形的质心为
【答案解析】本题有如下变式:
(Ⅰ)求L的弧长l.
解:按弧长计算公式:

(Ⅱ)求L上任意点的曲率.
解:按参数式求导法,先求出

再求出

最后按曲率公式,L上点处的曲率为

(Ⅲ)求曲线型物体L的形心
解:按形心公式得

由对称性同样得