第九讲:一元函数积分学的几何应用

第九讲:一元函数积分学的几何应用

面积

  • 曲线y1(x)y2(x)y_1(x)与y_2(x)与在区间[a,b]围成的面积
    S=bay1(x)y2(x)dxS=\int_b^a|y_1(x)-y_2(x)|dx
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    y1(x)y2(x)|y_1(x)-y_2(x)|是[a,b]的微元。

  • 极坐标曲线r=r1(θ),r=r2(θ)[θ1θ2]r=r_1(θ),r=r_2(θ)在[θ_1,θ_2]围成的面积。
    S=12θ1θ2r=r1(θ)2r2(θ)2dxS=\frac12\int_{θ_1}^{θ_2}|r=r_1(θ)^2-r_2(θ)^2|dx
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    微元部分的意思是把扇近似成直角三角形,面积是1/2*底乘高。

  • 常数方程的面积求法
    重点在于如何积分?积分时要注意ba\int^a_b的值是x(t)函数的值,要根据t的取值范围写上,而dx也要带入x(t)方程,然后把求导移出,变成dt。

体积

  • 曲线y=y(x)在[a,b]区间绕x轴形成的体积
    V=baπy(x)2dxV=\int^a_bπy(x)^2dx
    微元是该几何体的一个截面圆的面积,y(x)是该截面圆的半径(如果是平性与x的轴就重新计算半径即可)。

  • 曲线y=y1(x),y=y2(x)y=y_1(x),y=y_2(x)在[a,b]区间绕x轴形成的体积
    V=baπy1(x)2y2(x)2dxV=\int^a_bπ|y_1(x)^2-y_2(x)^2|dx(结合上一条和面积第一条可以推导出)

  • 曲线y=y(x)在[a,b]区间绕y轴形成的体积
    V=2πbaxy(x)dxV=2π\int^a_bx|y(x)|dx
    微元部分为长方行的面积,x为底边长,|y(x)|为高。乘上2π成为一个甜甜圈的外环。

曲线的平均高

y(ξ)=bay(x)dxbay(ξ)=\frac{\int_b^ay(x)dx}{b-a}(积分中值定理,ξ可以在[a,b]区间找到至少一点满足该条件)