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105 台灣大學微積分(C) 第 4 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

105學年度 · 105台大微積分C · 第 4 題

題目

4. (10%)(10\%) Let Ω\Omega be a region (on the xyxy-plane) enclosed by x=ln⁡yx=\sqrt{\ln y}, x=0x=0 and y=ey=e. Let SS be the solid obtained by revolving Ω\Omega about the yy-axis. Let VV be the volume of SS. V=(6)‾V=\underline{\quad(6)\quad}.

解答

解法一

思路

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  • 由 x=0x=0 與 x=ln⁡yx=\sqrt{\ln y} 的交點知下界是 y=1y=1。
  • 繞 yy 軸旋轉時,固定 yy 的截面是半徑 ln⁡y\sqrt{\ln y} 的圓盤,使用圓盤法。

答題過程

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曲線 x=ln⁡yx=\sqrt{\ln y} 與 x=0x=0 相交時,ln⁡y=0\ln y=0,所以 y=1y=1。對 1≤y≤e1\le y\le e,旋轉後的圓盤半徑為

r(y)=ln⁡y.r(y)=\sqrt{\ln y}.

因此體積為

V= π∫1er(y)2 dy= π∫1eln⁡y dy= π[yln⁡y−y]1e= π.\begin{align*} V =&\,\pi\int_1^e r(y)^2\,\mathrm{d}y\\[4mm] =&\,\pi\int_1^e\ln y\,\mathrm{d}y\\[4mm] =&\,\pi\big[y\ln y-y\big]_1^e\\[4mm] =&\,\pi. \end{align*}

故 V=π\boxed{V=\pi}。