题目
2【例4】(2012,数二)过点(0,1)作曲线L:y=ln x的切线,切点为A,又L与x轴交于B,区域D由L与直线AB围成.求区域D的面积及D绕x轴旋转一周所得旋转体的体积.
2【例4】(2012,数二)过点(0,1)作曲线$L:y=\ln x$的切线,切点为A,又L与x轴交于B,区域D由L与直线AB围成.求区域D的面积及D绕x轴旋转一周所得旋转体的体积.
题目解答
答案
1. **求切点 $A$ 的坐标:**
设切点 $A(x_1, y_1)$,则 $y_1 = \ln x_1$。切线斜率 $k = \frac{1}{x_1}$,切线方程为 $y - \ln x_1 = \frac{1}{x_1}(x - x_1)$。过点 $(0,1)$,代入得 $1 - \ln x_1 = -1$,解得 $x_1 = e^2$,$y_1 = 2$。
**切点 $A(e^2, 2)$。**
2. **求直线 $AB$ 的方程:**
点 $B(1,0)$,斜率 $k = \frac{2-0}{e^2-1}$,方程为 $y = \frac{2}{e^2-1}(x-1)$。
3. **求区域 $D$ 的面积:**
面积为曲线 $y = \ln x$ 与直线 $AB$ 从 $x=1$ 到 $x=e^2$ 之间的面积。
\[
\text{面积} = \int_1^{e^2} \ln x \, dx - \frac{1}{2} \times (e^2-1) \times 2 = (e^2+1) - (e^2-1) = 2.
\]
**面积为 $2$。**
4. **求旋转体体积:**
体积为曲线 $y = \ln x$ 与直线 $AB$ 绕 $x$ 轴旋转的体积之差。
\[
\text{体积} = \pi \int_1^{e^2} (\ln x)^2 \, dx - \frac{1}{3} \pi \times 2^2 \times (e^2-1) = \frac{2\pi}{3}(e^2-1).
\]
**体积为 $\frac{2\pi}{3}(e^2-1)$。**
**答案:**
面积为 $\boxed{2}$,体积为 $\boxed{\frac{2\pi}{3}(e^2-1)}$。