同濟(jì)大學(xué)第六版高等數(shù)學(xué)上下冊(cè)課后習(xí)題答案(16)

1、.習(xí)題6-2 1. 求圖6-21 中各畫(huà)斜線(xiàn)部分的面積: (1) 解 畫(huà)斜線(xiàn)部分在x軸上的投影區(qū)間為0, 1. 所求的面積為 . (2) 解法一 畫(huà)斜線(xiàn)部分在x軸上的投影區(qū)間為0, 1. 所求的面積為 , 解法二 畫(huà)斜線(xiàn)部分在y軸上的投影區(qū)間為1, e. 所求的面積為 . (3) 解 畫(huà)斜線(xiàn)部分在x軸上的投影區(qū)間為-3, 1. 所求的面積為 . (4) 解 畫(huà)斜線(xiàn)部分在x軸上的投影區(qū)間為-1, 3. 所求的面積為 . 2. 求由下列各曲線(xiàn)所圍成的圖形的面積: (1) 與x2+y2=8(兩部分都要計(jì)算); 解: . . (2)與直線(xiàn)y=x及x=2; 解: 所求的面積為 . (3) y=ex, y

2、=e-x與直線(xiàn)x=1; 解: 所求的面積為 . (4)y=ln x, y軸與直線(xiàn)y=ln a, y=ln b (b>a>0). 解 所求的面積為 3. 求拋物線(xiàn)y=-x2+4x-3及其在點(diǎn)(0, -3)和(3, 0)處的切線(xiàn)所圍成的圖形的面積. 解: y¢=-2 x+4. 過(guò)點(diǎn)(0, -3)處的切線(xiàn)的斜率為4, 切線(xiàn)方程為y=4(x-3). 過(guò)點(diǎn)(3, 0)處的切線(xiàn)的斜率為-2, 切線(xiàn)方程為y=-2x+6. 兩切線(xiàn)的交點(diǎn)為, 所求的面積為 . 4. 求拋物線(xiàn)y2=2px及其在點(diǎn)處的法線(xiàn)所圍成的圖形的面積. 解 2y×y¢=2p . 在點(diǎn)處, , 法線(xiàn)的

3、斜率k=-1, 法線(xiàn)的方程為, 即. 求得法線(xiàn)與拋物線(xiàn)的兩個(gè)交點(diǎn)為和. 法線(xiàn)與拋物線(xiàn)所圍成的圖形的面積為 . 5. 求由下列各曲線(xiàn) 所圍成的圖形的面積;(1)r=2acosq ; 解: 所求的面積為 =pa2. (2)x=acos3t, y=asin3t; 解 所求的面積為 . (3)r=2a(2+cosq ) 解 所求的面積為 . 6. 求由擺線(xiàn)x=a(t-sin t), y=a(1-cos t)的一拱(0£t£2p)與橫軸 所圍成的圖形的面積. 解: 所求的面積為 . 7. 求對(duì)數(shù)螺線(xiàn)r=aeq(-p£q£p)及射線(xiàn)q=p所圍成的圖形面積. 解 所求

4、的面積為 . 8. 求下列各曲線(xiàn)所圍成圖形的公共部分的面積. (1)r=3cosq 及r=1+cosq 解 曲線(xiàn)r=3cosq 與r=1+cosq 交點(diǎn)的極坐標(biāo)為, . 由對(duì)稱(chēng)性, 所求的面積為 . (2)及. 解 曲線(xiàn)與的交點(diǎn)M的極坐標(biāo)為M. 所求的面積為 . 9. 求位于曲線(xiàn)y=ex下方, 該曲線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)的切線(xiàn)的左方以及x軸上方之間的圖形的面積. 解 設(shè)直線(xiàn)y=kx與曲線(xiàn)y=ex相切于A(yíng)(x0, y0)點(diǎn), 則有 , 求得x0=1, y0=e, k=e . 所求面積為 . 10. 求由拋物線(xiàn)y2=4ax與過(guò)焦點(diǎn)的弦所圍成的圖形的面積的最小值. 解 設(shè)弦的傾角為a. 由圖可以看出, 拋物線(xiàn)與過(guò)

5、焦點(diǎn)的弦所圍成的圖形的面積為 . 顯然當(dāng)時(shí), A1=0; 當(dāng)時(shí), A1>0. 因此, 拋物線(xiàn)與過(guò)焦點(diǎn)的弦所圍成的圖形的面積的最小值為 . 11. 把拋物線(xiàn)y2=4ax及直線(xiàn)x=x0(x0>0)所圍成的圖形繞x軸旋轉(zhuǎn), 計(jì)算所得旋轉(zhuǎn)體的體積. 解 所得旋轉(zhuǎn)體的體積為 . 12. 由y=x3, x=2, y=0所圍成的圖形, 分別繞x軸及y軸旋轉(zhuǎn), 計(jì)算所得兩個(gè)旋轉(zhuǎn)體的體積. 解 繞x軸旋轉(zhuǎn)所得旋轉(zhuǎn)體的體積為 . 繞y軸旋轉(zhuǎn)所得旋轉(zhuǎn)體的體積為 . 13. 把星形線(xiàn)所圍成的圖形, 繞x軸旋轉(zhuǎn), 計(jì)算所得旋轉(zhuǎn)體的體積. 解 由對(duì)稱(chēng)性, 所求旋轉(zhuǎn)體的體積為 . 14. 用積分方法證明圖中球缺

6、的體積為. 證明 . 15. 求下列已知曲線(xiàn)所圍成的圖形, 按指定的軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)體的體積: (1), , 繞y軸; 解 . (2), x=0, x=a, y=0, 繞x軸; 解 . (3), 繞x 軸. 解 . (4)擺線(xiàn)x=a(t-sin t), y=a(1-cos t)的一拱, y=0, 繞直線(xiàn)y=2a. 解 . 16. 求圓盤(pán)繞x=-b(b>a>0)旋轉(zhuǎn)所成旋轉(zhuǎn)體的體積. 解 . 17. 設(shè)有一截錐體, 其高為h, 上、下底均為橢圓, 橢圓的軸長(zhǎng)分別為2a、2b和2A、2B, 求這截錐體的體積. 解 建立坐標(biāo)系如圖. 過(guò)y軸上y點(diǎn)作垂直于y軸的平面, 則平面與截錐體的截

7、面為橢圓, 易得其長(zhǎng)短半軸分別為 , . 截面的面積為. 于是截錐體的體積為 . 18. 計(jì)算底面是半徑為R的圓, 而垂直于底面上一條固定直徑的所有截面都是等邊三角形的立體體積. 解 設(shè)過(guò)點(diǎn)x且垂直于x軸的截面面積為A(x), 由已知條件知, 它是邊長(zhǎng)為的等邊三角形的面積, 其值為 , 所以 . 19. 證明 由平面圖形0£a£x£b, 0£y£f(x)繞y軸旋轉(zhuǎn)所成的旋轉(zhuǎn)體的體積為 . 證明 如圖, 在x處取一寬為dx的小曲邊梯形, 小曲邊梯形繞y軸旋轉(zhuǎn)所得的旋轉(zhuǎn)體的體積近似為2px×f(x)dx, 這就是體積元素, 即 dV=2p

8、x×f(x)dx, 于是平面圖形繞y軸旋轉(zhuǎn)所成的旋轉(zhuǎn)體的體積為 . 20. 利用題19和結(jié)論, 計(jì)算曲線(xiàn)y=sin x(0£x£p)和x軸所圍成的圖形繞y軸旋轉(zhuǎn)所得旋轉(zhuǎn)體的體積. 解 . 21. 計(jì)算曲線(xiàn)y=ln x上相應(yīng)于的一段弧的長(zhǎng)度. 解 , 令, 即, 則 . 22. 計(jì)算曲線(xiàn)上相應(yīng)于1£x£3的一段弧的長(zhǎng)度. 解 , , , , 所求弧長(zhǎng)為 . 23. 計(jì)算半立方拋物線(xiàn)被拋物線(xiàn)截得的一段弧的長(zhǎng)度. 解 由得兩曲線(xiàn)的交點(diǎn)的坐標(biāo)為, . 所求弧長(zhǎng)為. 因?yàn)?, , . 所以 . 24. 計(jì)算拋物線(xiàn)y2=2px 從頂點(diǎn)到這曲線(xiàn)上的一點(diǎn)M(x

9、, y)的弧長(zhǎng). 解 . 25. 計(jì)算星形線(xiàn), 的全長(zhǎng). 解 用參數(shù)方程的弧長(zhǎng)公式. . 26. 將繞在圓(半徑為a)上的細(xì)線(xiàn)放開(kāi)拉直, 使細(xì)線(xiàn)與圓周始終相切, 細(xì)線(xiàn)端點(diǎn)畫(huà)出的軌跡叫做圓的漸伸線(xiàn), 它的方程為 , . 計(jì)算這曲線(xiàn)上相應(yīng)于t從0變到p的一段弧的長(zhǎng)度. 解 由參數(shù)方程弧長(zhǎng)公式 . 27. 在擺線(xiàn)x=a(t-sin t), y=a(1-cos t)上求分?jǐn)[線(xiàn)第一拱成1: 3的點(diǎn)的坐標(biāo). 解 設(shè)t從0變化到t0時(shí)擺線(xiàn)第一拱上對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)為s(t0), 則 . 當(dāng)t0=2p時(shí), 得第一拱弧長(zhǎng)s(2p)=8a. 為求分?jǐn)[線(xiàn)第一拱為1: 3的點(diǎn)為A(x, y), 令 , 解得, 因而分點(diǎn)的坐標(biāo)為: 橫坐標(biāo),