解答题 11.[2016年] 设D是由曲线y=(0≤x≤1)与
【正确答案】 旋转体的体积可按式(1.3.5.4)求之,表面积可按式(1.3.5.2)求之.
(I)设D的图形为图1.3.5.9所示,D绕x轴旋转一周所得旋转体的体积可看为两个旋转体体积之差.先将曲线的参数方程化为直角坐标方程:
令x=cos3t,y=sin3t,则x=0,1时,t=,0.
x2/3=(cos3t)2/3=cos2t,l一x2/3=l—cos2t=sin2t=(sin3t)2/3=y2/3,
故y=(1一x2/3)3/2
其略图如图1.3.5.9所示,则
则Vx=π∫01()2dx—π∫01y2dx=π∫01(1一x2)dx—π∫π/20sin6tdcos3t
=-π∫π/20sin6t·3cos2t(一sint)dt=一3π∫0π/2sin7t(1一sin2t)dt
=-3π∫0π/2sin7tdt+3π∫0π/2sin9tdt
=
(Ⅱ)由式(1.3.5.2)得到
S1=∫012π.ydx=2π∫01=2π.
由y=(1一x2/3)3/2得到
(y′)2==1.
于是,则
S2=2π∫01ydt=2π∫01(1一x2/3)3/2·x1/3dx
=2π∫π/20sin3t cos-1t·3 cos2t(—sint)dt
=6π∫0π/2sin4tcostdt=6π∫0π/2sin4tdsint
=6π
故D绕x轴旋转一周所得的表面积为S=S1+S2=2π+
【答案解析】