回転体の表面積

曲線y=f(x)を区間[a,b]でx軸の周りに回転させたときの,側面積…f(a)=f(b)=0ならば表面積に等しい…は

S=2π∫a by√(1+(dy/dx)2)dx…(1)
(断面積=2πyと幅「dx」の微小な曲線の長さ=√(1+(dy/dx)2の積が,「周囲の」側面積)


球の表面積

 半径rの円の方程式 x2+y2=r2より,y>0の部分はy=√(r2-x2)=(r2-x2)1/2.これより,

y'=1/2(r2-x2)-1/2・(-2x)=-x/(r2-x2)1/2=-x/y
(1)より,
S=2π∫-r ry√(1+(-x/y)2)dx =4π∫0 ry√(1+(-x/y)2)dx =4π∫0 ry√(x2+y2)/ydx
=4π∫0 r√(x2+y2)dx =4π∫0 rrdx =4πr∫0 rdx =4πr[x]0 r=4πr2

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