媒介変数で表された曲線を x 軸のまわりに回転させる(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 媒介変数で表された曲線を x 軸のまわりに回転させる(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
サイクロイド $x=t-\sin t$,$y=1-\cos t\ (0\leqq t\leqq 2\pi)$ と $x$ 軸で囲まれた部分を,$x$ 軸のまわりに 1 回転してできる立体の体積を求めよ.
$\dfrac{dx}{dt}=1-\cos t\geqq 0$ で,$x$ は $0$ から $2\pi$ まで増加する.
\[ V=\pi\int_0^{2\pi}y^2\,dx=\pi\int_0^{2\pi}(1-\cos t)^3\,dt=\pi\int_0^{2\pi}(1-3\cos t+3\cos^2t-\cos^3t)\,dt \]
$\displaystyle\int_0^{2\pi}\cos t\,dt=0$,$\displaystyle\int_0^{2\pi}\cos^2t\,dt=\pi$,$\displaystyle\int_0^{2\pi}\cos^3t\,dt=0$ であるから
\[ V=\pi(2\pi+3\pi)=5\pi^2 \]
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