高校数学Ⅲ
5分で解ける!x軸の周りの回転体の体積に関する問題
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この動画の問題と解説
問題
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解説
これでわかる!
問題の解説授業
曲線y=sinxを図示しよう
まずは,求める立体がどのような図形になるか,を考えます。曲線y=sinxを0≦x≦πで図示してみると,
求める立体は,上図の曲線をx軸周りにクルッと回転させた図形だとわかります。
断面積をxの関数で表す
断面積S(x)はどう表せるでしょうか?図の立体をx軸に垂直な平面で切断したとき,半径がy=f(x)となることから,
S(x)=πy2=π{f(x)}2=πsin2x
です。したがって,S(x)=πsin2xを,0からπまでの区間でxで積分して,
∫0ππsin2xdx
sin2xは,三角関数の2倍角の公式を使って,
cos2x=1-2sin2x
⇔ sin2x=(1-cos2x)/2
と変換します。すると,次のように計算を進めることができます。
曲線y=sinxを,x軸の周りに回転させてできる立体の体積Vを求める問題です。x軸の周りの回転体は, 断面積の半径をf(x) と見て,次のように求めることができます。