题目
水管壁的正截面是一个圆环,设它的内半径为 R_0,壁厚为 h,利用微分计算该圆环面积近似值为( )。A. pi R_0 hB. 2 pi R_0 hC. pi h^2D. 2 pi h^2
水管壁的正截面是一个圆环,设它的内半径为 $R_0$,壁厚为 $h$,利用微分计算该圆环面积近似值为( )。
A. $\pi R_0 h$
B. $2 \pi R_0 h$
C. $\pi h^2$
D. $2 \pi h^2$
题目解答
答案
B. $2 \pi R_0 h$
解析
本题考查利用微分进行近似计算的知识点。解题思路是先建立圆环面积的函数表达式,然后对该函数求微分,最后将给定的内半径和壁厚代入微分表达式,从而得到圆环面积的近似值。
- 建立圆环面积的函数表达式:
设圆的半径为 $R$,其面积函数为 $S(R)=\pi R^{2}$。圆环面积 $S$ 等于外圆面积减去内圆面积,已知内半径为 $R_0$,壁厚为 $h$,则外半径为 $R_0 + h$,所以圆环面积 $S=\pi (R_0 + h)^{2}-\pi R_0^{2}$。 - 对面积函数求微分:
根据微分公式 $dS = S^\prime(R)dR$,对 $S(R)=\pi R^{2}$ 求导,根据求导公式 $(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,可得 $S^\prime(R)=2\pi R$,所以 $dS = 2\pi R dR$。 - 确定 $R$ 和 $dR$ 的值:
在本题中,我们可以取 $R = R_0$,$dR = h$(因为 $h$ 相对于 $R_0$ 是一个较小的增量)。 - 计算圆环面积的近似值:
将 $R = R_0$,$dR = h$ 代入 $dS = 2\pi R dR$,可得 $dS = 2\pi R_0 h$,即圆环面积的近似值为 $2\pi R_0 h$。