本题导读

本题考查平面图形绕坐标轴旋转生成的旋转体体积的计算。通过建立关于旋转体截面面积的定积分模型,考查考生对微元法的理解以及定积分基本定理的运算能力。

📌【题干】

Question

(2002年新课标卷(理)) 直线 ,, 与曲线 所围成的图形绕 轴旋转一周而成的旋转体的体积等于.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 构建体积微元:平面图形绕 轴旋转时,在任意位置 处垂直于 轴的薄圆盘截面半径为 。
  2. 列出积分表达式:圆盘的微元面积为 。根据旋转体体积公式,体积 。
  3. 计算定积分:代入积分上下限 到 ,求出原函数并计算出最终结果。

✅【答案】

Success

✍【详细解析】

Abstract

根据旋转体体积公式,平面图形由 ,, 及 围成,绕 轴旋转一周所得旋转体的体积为:

由题意知,积分上限 ,下限 ,被积函数 。

将其代入体积公式中:

化简被积函数:

进而方程转化为:

求 的原函数:

运用微积分基本定理计算定积分:

答案:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:定积分在几何几何中的应用(求旋转体体积),指数函数的定积分公式。
  2. 核心方法:截面微元法。将连续的旋转体切片为无数个微小的圆柱体进行累加。
  3. 避坑指南:
  • 极易遗漏公式中的常数 。
  • 在求 的原函数时,容易错记为 (这是求导公式),导致计算方向错误。
  • 减去下限时,容易将 误算为 ,正确的数值应为 。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题考查利用定积分求旋转体的体积,属于定积分应用的常规题。
  2. 结论推广:若将曲线推广为一般的指数曲线 (),其余边界条件不变,则该图形绕 轴旋转一周的体积通式为 。

🔗【关联脉络】

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