次の問題を教えて下さい。
1辺の長さが2の正四面体がある。この正四面体の表面と内部を、隣り合った二つの面の重心を通る直線を軸として一回転させてできる立体の体積を求めよ。
よろしくお願い致します。
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No.72657 - 2021/02/07(Sun) 08:42:31
| ☆ Re: 体積 / らすかる | | | A(0,1,√2/3),B(0,-1,√2/3),C(1,0,-2√2/3),D(-1,0,-2√2/3)として x軸中心で回転させると考えればいいですね。 対称性から、x≧0かつy≧0の範囲だけ考えて2倍します。 直線AC上の点は(t,1-t,(1-3t)√2/3)と表せますので x=tのときのx軸からの距離は √{(1-t)^2+((1-3t)√2/3)^2}=√(27t^2-30t+11)/3 直線CD上の点は(t,0,-2√2/3)なので x軸からの距離はxの値によらず2√2/3 ABの中点をMとするとM(0,0,√2/3)なので 直線MC上の点は(t,0,(1-3t)√2/3)であり x=tのときのx軸からの距離は|1-3t|√2/3 これらを図示して交点を求めることにより、回転体の断面は 0≦x≦1/9の断面は 半径√(27x^2-30x+11)/3の円 1/9≦x≦1/3の断面は 半径2√2/3の円 1/3≦x≦1の断面は 半径2√2/3の円から半径(3x-1)√2/3の円を除いたドーナツ型 のようになることがわかります。 従って求める体積は 2π{∫[0〜1/9](27x^2-30x+11)/9 dx+∫[1/9〜1]8/9 dx-∫[1/3〜1]2(3x-1)^2/9 dx} =(2π/9){∫[0〜1/9]27x^2-30x+11dx+∫[1/9〜1]8dx-∫[1/3〜1]2(3x-1)^2dx} =(2π/9)(85/81+64/9-16/9) =1034π/729 となります。
# 計算はご確認下さい。
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No.72658 - 2021/02/07(Sun) 10:30:11 |
| ☆ Re: 体積 / たける | | | らすかるさん どうもありがとうございました! とても分かりやすかったです!!
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No.72672 - 2021/02/07(Sun) 18:30:50 |
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