题目
设曲线方程y=1-x2, (1)求该曲线及其在点(1,0)和点(-1,0)处的法线所围成的平面图形的面积; (2)求上述平面图形绕y轴旋转一周所得旋转体的体积.
设曲线方程y=1-x2,
(1)求该曲线及其在点(1,0)和点(-1,0)处的法线所围成的平面图形的面积;
(2)求上述平面图形绕y轴旋转一周所得旋转体的体积.
(1)求该曲线及其在点(1,0)和点(-1,0)处的法线所围成的平面图形的面积;
(2)求上述平面图形绕y轴旋转一周所得旋转体的体积.
题目解答
答案
y'=-2x,
曲线在点(1,0)处的法线方程为
,即
曲线在点(-1,0)处的法线方程为
,即
(1)所求面积为

(2)所求体积为
方法一
方法二
曲线在点(1,0)处的法线方程为
,即
曲线在点(-1,0)处的法线方程为
,即
(1)所求面积为

(2)所求体积为
方法一

方法二

解析
步骤 1:求曲线在点(1,0)和点(-1,0)处的法线方程
曲线方程为$y=1-x^{2}$,其导数为$y'=-2x$。在点(1,0)处,斜率为$-2$,法线斜率为$\dfrac{1}{2}$,法线方程为$y=\dfrac{1}{2}(x-1)$。在点(-1,0)处,斜率为$2$,法线斜率为$-\dfrac{1}{2}$,法线方程为$y=-\dfrac{1}{2}(x+1)$。
步骤 2:计算所围成的平面图形的面积
所求面积为$S=2{\int }_{0}^{1}[ 1-{x}^{2}-\dfrac {1}{2}(x-1)] dx$。将被积函数化简为$3-2x^2-x$,然后计算积分$S=2\int_{0}^{1}(3-2x^2-x)dx$。
步骤 3:计算旋转体的体积
旋转体的体积可以通过积分计算,方法一为${V}_{1}={\int }_{-\dfrac {1}{2}}^{1}\pi {(2y+1)}^{2}dy+{\int }_{0}^{1}\pi {(\sqrt {1-y})}^{2}dy$,方法二为${V}_{1}=\dfrac {\pi }{3}\cdot {1}^{2}\cdot \dfrac {1}{2}+{\int }_{0}^{1}\pi {(\sqrt {1-y})}^{2}dy$。
曲线方程为$y=1-x^{2}$,其导数为$y'=-2x$。在点(1,0)处,斜率为$-2$,法线斜率为$\dfrac{1}{2}$,法线方程为$y=\dfrac{1}{2}(x-1)$。在点(-1,0)处,斜率为$2$,法线斜率为$-\dfrac{1}{2}$,法线方程为$y=-\dfrac{1}{2}(x+1)$。
步骤 2:计算所围成的平面图形的面积
所求面积为$S=2{\int }_{0}^{1}[ 1-{x}^{2}-\dfrac {1}{2}(x-1)] dx$。将被积函数化简为$3-2x^2-x$,然后计算积分$S=2\int_{0}^{1}(3-2x^2-x)dx$。
步骤 3:计算旋转体的体积
旋转体的体积可以通过积分计算,方法一为${V}_{1}={\int }_{-\dfrac {1}{2}}^{1}\pi {(2y+1)}^{2}dy+{\int }_{0}^{1}\pi {(\sqrt {1-y})}^{2}dy$,方法二为${V}_{1}=\dfrac {\pi }{3}\cdot {1}^{2}\cdot \dfrac {1}{2}+{\int }_{0}^{1}\pi {(\sqrt {1-y})}^{2}dy$。