Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 1664

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
1.66 Mб
Скачать

4.3. Объем тела вращения

Если криволинейная трапеция, имеющая основанием отрезок a x b , вращается вокруг оси OX , то объем полученного тела вращения вычисляется по формуле

b

V =π( f (x))2 dx ,

a

где y = f (x) - уравнение кривой, ограничивающей криволинейную трапецию сверху.

Если тело получено от вращения вокруг осиOX фигуры, ограниченной кривыми y = f1 (x) и y = f2 (x) ( f1 (x) f2 (x) ) и прямыми x = a и x = b , то объем тела вращения равен

V =πb[(f2 (x))2 (f1 (x))2 ]dx .

a

Если криволинейная трапеция, имеющая основанием отрезок c y d , вращается вокруг оси OY , то объем такого тела вращения вычисляется по формуле

d

V =π (ϕ( y))2 dy ,

c

где x =ϕ( y) - уравнение кривой, ограничивающей криволинейную трапецию справа.

Если тело получено от вращения вокруг оси OY фигуры, ограниченной кривыми x =ϕ1 ( y) и x =ϕ2 ( y) и прямыми y = c и y = d , то объем тела вращения равен

V =πd[(ϕ2 ( y))2 (ϕ1 ( y))2 ]dy .

c

4.4. Некоторые физические задачи

4.4.1. Путь, пройденный телом

Если материальная точка движется по некоторой прямой со скоростью v = f (t) , то путь S , пройденный ею за промежуток времени α t β , вычисляется по формуле

β

S = ∫ f (t)dt .

α

21

4.4.2. Работа переменной силы

Пусть под действием силы F = f (x) материальная точка движется по прямой. Работа A этой силы на участке пути [a,b] определяется по формуле

b

A = ∫ f (x)dx .

a

4.4.2 Давление жидкости

Для вычисления силы давления жидкости используется закон Паскаля, согласно которому давление жидкости на площадку равно ее площади S , умноженной на глубину погружения h , на плотность ρ и ускорение силы

тяжести g , то есть

P = ρ g h S .

22

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

1.1) x x2 5 dx ;

2)1 52x dx ;

3)sin(1 3x) dx ;

4) cos3 x sin x dx ;

5)x2ex dx ;

6)ln x dx ;

7)x3 +1 x2 dx ;

2. 1)

3

 

 

y ln( y 1) dy ;

 

2

 

 

 

+∞

x

3. 1)

0

 

dx ;

16x4 +1

4.y = x2 , y = 3 2x .

5.ρ = 3cosϕ , 0 ϕ 2π .

6.y = 2x x2 , y = x , (OX).

Вариант 1

8)

 

 

x3

dx ;

x2

+ x +1

 

 

 

 

 

9)

 

 

5x 1

 

 

 

dx ;

3x

2 2x +1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

10)

 

x2 4x +5 dx ;

11)

 

x 1

 

dx ;

 

 

x( x +1)

 

 

 

12)

 

dx

 

;

 

5

3cos x

 

 

 

 

 

 

13)

cos3 x

dx ;

4

+sin x

 

 

 

 

 

 

14) sin 3x cos 2x dx .

2)

8

 

x dx

.

 

x +1

 

3

 

 

2)

 

dx .

 

1

 

 

 

 

0

3

2 4x

7.

3

от x = 0 до x = 5 .

y = x

2

8.

x = 2 cos3 t , y = 2 sin3 t .

9. Скорость тела задается формулой v = 1 +t м/с. Найти путь, пройденный телом за первые 10 с после начала движения.

23

1. 1) x 2 3x2 dx ;

2)

x2

dx ;

x3

2

 

 

 

3)cos (2 +6x) dx ;

4)xx2 +21 dx ;

5)xex dx ;

6)( x +1) ln x dx ;

7)xx2 +1x dx ;

Вариант 2

8)

 

x2

 

dx ;

x2

+ x +1

 

 

1

9) 3x2 2x +4 dx ;

10)

2x +1

dx ;

 

 

5 4x x2

11)

x +1

x +1 dx ;

x +1 4

12)2 +dxsin x ;

13)sin2 3x dx ;

14)sin 3x sin x dx .

π

2.

 

π

2 cos x dx ;

 

1)

x

 

 

 

0

 

 

 

 

3.

1)

+∞

4x

3

dx ;

 

 

 

 

 

0

x4 +1

 

 

4.

y = x2 , y = 4x 3.

 

5.

ρ = 3(1 +cosϕ) , 0 ϕ 2π .

 

6.

y = 2x x2 , y = 0 , (OX).

 

7.

y = ln cos x от x = 0 до x =

π .

 

 

 

 

 

 

6

2)

3 tg2 x dx .

 

 

π

 

 

 

 

4

 

 

2)

 

dx

.

 

3

 

 

 

 

1

3

(3 x)2

 

8.x = 2(cos t +t sin t) , y = 2(sin t t cos t) , 0 t π .

9.Вычислить работу, которую нужно затратить на сооружение конического кургана, радиус основания которого R = 2 м, а высота H = 3м, из одно-

родного строительного материала плотностью δ = 2,5т/ м3 .

24

Вариант 3

1.1) x2 2 +5x3 dx ;

2)sin x x dx ;

3)e2+7 x dx ;

4)

 

x3

1

dx ;

 

2x4

5)x2ex dx ;

6)ln(x +2) dx ;

7)1 1x3 dx ;

8)x2 +1 dx ;

x2 + x

9)

 

2x +5

dx ;

x2

6x +10

 

 

 

 

1

 

10)

2 2x x2 dx ;

11) 3 x x5 dx ;

dx

12) cos x +sin x ;

13) sin4 x dx ;

14) sin 8x cos x dx .

π

2. 1) 2x cos x dx ;

ln 2

e

x

dx .

2)

 

 

ex +3

0

0

 

+∞

x

2

 

0

 

dx

.

3. 1)

( x3 +8)5

dx ;

2)

3

1 +3x

0

 

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

4.y = x2 , y = 5 x 2 . 2 2

5.ρ = 4 sin 2ϕ (четырехлепестковая роза).

6.y = 4x 2x2 , y = 0 , (OX).

7.

y = ln sin x от x = π до x =

2π

.

3

 

3

 

8.

x = 4 cos3 t , y = 4 sin3 t .

 

 

9.

Вычислить силу давления воды на прямоугольник, вертикально погру-

женный в воду, если известно, что его основание , высота 12м, верхнее основание параллельно поверхности воды и находится на глубине . Плот-

ность δ =1 кг/ м3 .

25

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 4

 

 

 

 

 

 

 

1. 1)

 

 

1

 

dx ;

8)

 

 

x3

 

dx ;

 

 

 

 

x ln x

 

 

 

 

 

 

x

2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

e x

dx ;

 

9)

 

 

6x +4

dx ;

 

x

2

 

 

 

x

 

 

 

 

8x +4

 

 

3)

 

x

 

dx ;

10)

 

 

 

1

 

dx ;

 

 

 

1 x4

 

 

 

 

x2 +4x +2

4)

x +2

dx ;

11)

 

x

 

dx ;

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

x 1

 

 

 

5)

arctg x dx ;

12)

 

 

 

dx

 

;

cos x sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)cos(ln x) dx ;

7)x +1x3 dx ;

2. 1)

π

sin x dx ;

x2

 

0

 

 

 

3. 1)

+∞

1

dx ;

0

 

π( x2 +4x +5)

4.y = x2 , y = 6 5x .

5.ρ = 2(1 cosϕ) , 0 ϕ 2π .

6.y = 4x 2x2 , y = x , (OX).

13)sin2 x cos2 x dx ;

14)sin 2x cos 4x dx .

2ln 2

 

1

 

dx .

2)

 

 

ex 1

ln 2

 

2

 

x

2

dx .

2)

3

 

0

64 x6

7. y =

x2

от x = 0 до x = 2 .

2

 

 

8.x =5cos2 t , y =5sin2 t , 0 t π2 .

9.Скорость движения материальной точки v = 4tet2 м/с. Какой путь пройдет точка от начала движения до полной остановки?

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 1)

 

2x +2

dx ;

 

8)

x3 +1

dx ;

 

 

 

 

2

 

+2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x2 + x

 

 

 

 

 

 

2) cos

x

dx ;

 

9)

 

 

1

 

 

 

 

dx ;

 

1 3x x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

 

 

 

 

x

 

 

dx ;

 

10)

 

5x 1

 

 

dx ;

1

+ x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 +4x x2

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

4)

 

 

1 2x2 dx ;

 

11)

4

x3 (

x 1)dx ;

5) x arctg x dx ;

 

12)

 

dx

 

 

 

;

 

 

3

+2 cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6) x 2x dx ;

 

13)

cos5 x dx ;

 

 

 

7)

 

x2 +1

dx ;

 

14)

cos3x cos5x dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx .

2. 1)

 

arccos 2x dx ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

2x +

3x +

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx .

 

 

 

3. 1)

 

 

 

 

x

dx ;

2)

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

( x2 +4)3

 

0,5 9 1 2x

 

 

 

 

 

x2 x

4.y = 2 , y = 2 +3.

5.ρ = 4 cos 3ϕ .

6.y = 3x x2 , y = 0 , (OX).

7.y = ( x 1)3 от x =1 до x = 6 .

8.x = 9(t sin t) , y = 9(1 cos t) , 0 t 2π .

9.Вычислить силу давления воды на прямоугольник, вертикально погруженный в воду, если известно, что его основание , высота , верхнее основание параллельно поверхности воды и находится на глубине . Плот-

ность δ =1 кг/ м3 .

27

1.1) sin(lnx x) dx ;

x2 + 1

2)x3 + 3x dx ;

3)tg x dx ;

4)x4 x3 dx ;

5)x2 arctg x dx ;

6)x e3xdx ;

7)

 

x3

1

 

dx ;

 

x2 + x 2

 

 

 

 

 

2. 1)

π

sin 2x dx ;

 

x

 

 

 

π

 

 

 

 

 

3. 1)

+∞

 

x

2

dx ;

 

 

3 ( x3 +4)4

 

 

0

 

4. y = 2x2 + 2x , y = 52x .

Вариант 6

8)

x

3 +1

dx ;

x3

x2

 

 

 

1

9) x2 +2x +2 dx ;

 

 

2x 1

 

10)

x2 +16x +60 dx ;

11)

 

3 x

dx ;

23 x +3 x

12)sin x dx ; 3 +cos x

13)tg13 x dx ;

14)sin 3x cos5x dx .

5

x

dx .

2)

0

x +4

 

 

1 ln(3x 1) dx

.

2)

3x 1

 

1

 

 

3

 

 

5.ρ = 2ϕ , один виток спирали Архимеда и полярная ось.

6.xy = 4 , 2x + y 6 = 0 , (OX).

7.y =1 ln cos x от x = 0 до x = π6 .

8.x = 7(t sin t) , y = 7(1 cos t) , 0 t 2π .

9.Скорость тела задается формулой v = 3t2 +2t +1 м/с. Найти путь, пройденный телом за первые 3 с после начала движения.

28

1. 1)

cos(ln x) dx

;

 

 

x

 

 

2)

x5

 

dx ;

 

x6 +10

 

 

 

 

 

3)

ctg x dx ;

 

4)

x +5

dx ;

 

 

6 x2

 

 

5)x2 sin x dx ;

6)(x2 +9) ln x dx ;

x

7) ( x2 +3)( x 1) dx ;

2. 1)

0

 

 

 

x e2 x dx ;

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3. 1)

+∞

4

dx ;

1

 

x(1 +ln2 x)

Вариант 7

8)

 

x3 +1

dx ;

x2

5x +6

 

 

 

 

 

 

x

 

 

9)

 

x2 4x +10 dx ;

10)

 

 

 

8

dx ;

4x2 +16x 20

11)

6

x

 

dx ;

2

3

x

 

 

 

 

12)sin3 2x dx ;

13)tg4 x dx ;

14)sin 3x sin 5x dx .

 

π

1

 

2)

 

6

 

dx .

 

 

 

 

0 cos x

 

2)

 

dx .

 

1

 

 

 

 

 

 

3 5

3 4x

 

 

4

 

 

 

 

4.y = 3x2 + x , y = 4x .

5.ρ = 4sin2 ϕ .

6.y = x , y = x3 , (OX).

7.y = ( x +1)3 от x = −1 до x = 4 .

8.x = 3t2 , y = t t3 .

9.Определить работу A , которую необходимо затратить, чтобы выкачать

воду из прямого кругового цилиндра. Радиус основания цилиндра R = 2м, высота h = 4м.

29

1. 1) esin x cos x dx ;

2)

2x 5

dx ;

 

3 x2

 

3)arcctg2 x dx ;

x2 +1

4)sin(2x 7) dx ;

5)x2 arcsin x dx ;

6)(x +2) cos 4x dx ;

x2

7)x3 + x2 + x 3 dx ;

 

π

 

 

 

 

2. 1)

3 tg2 x dx ;

 

 

0

 

 

 

 

3. 1)

+∞

 

1

 

dx ;

 

 

 

4x2

+4x +5

 

1

 

Вариант 8

8)

2x5 2x3 + x2

dx ;

 

 

1 x4

 

 

 

 

 

9)

 

 

3x +5

dx ;

 

 

 

x2 4x +5

 

 

10)

8

 

 

dx ;

x2 6x +25

11)

x

dx ;

 

 

 

 

 

3 2x +3

 

 

 

 

12)

1

 

 

dx ;

2 3cos x +sin x

13)

cos2 3x sin 3x dx ;

14)

cos 4x cos5x dx .

ln 3

1

 

dx .

 

 

2)

 

 

 

 

 

ex ex

 

 

ln 2

 

 

 

 

1 x dx

2)0 1 x4 .

4.y = x2 , y = 2 x2 .

5.ρ = cos 2ϕ .

6.y = ex , y = 0, x = 0 , x =1, (OX).

7.y = x3 от x = 0 до x = 4 .

8.x = 7(t sin t) , y = 7(1 cos t) , 0 t 2π .

9.Определить работу A , которую необходимо затратить, чтобы выкачать воду из полусферического сосуда, диаметр которого равен 20м, если плот-

ность воды δ =1 кг/ м3 .

30