计算旋转曲面面积的定积分公式

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第18卷
年1第6期 
 
川   羞 一   N2∞1 
 

计算旋转曲面面积的定积分公式 
赵有为,姜大良 
(益阳师范高等专科学校教务处,湖南益阳
41049) 

要:就平面曲线绕该平面上任意直线旋转一周而成的旋转由面,应用微元法
得到了此类由面面积的 定积分心文 
关键词:旋转曲面;面积:定积分心式 中图分类号:017 
文献标识码:A 
文章编号:01—876x(z0oDo5—6013—02 
Integration Formula for Calcuating the Area of the Curved 
Surface of Revolution 
ZHAO H—wei.J.1ANG Da—liang 
(The Teaching—afai son of Yiyan ̄Teacher Coege,Yiyang,Hunan 413049) 
Abstract:Wih the method of i ̄miesmal element,We hare ̄orked out al integratng fommlar which can be 
used to caeulate the area。f he curved surace of m ut。“generated fom a cieul /oton of a lne on a pjanar 
currilinear. 
Key wods:curved surace of revolution;area;integrating fomular 
平面曲线绕该平面上任意直线旋转一周,所形成的旋转曲面,其曲面面积,文:1]应用第一型曲面公式 得到了 设 为xoy面内的一条光滑曲线孤,L2为xoy面内的一条直线,方程为 +By+c=O,则 绕 旋转一周所成旋转 曲面的面积为 
 
本文用不同于文[1]的方法,求出了此娄曲面面积的定积分公式。 
定tt:1。如图(1),设光滑曲线k:y=“x)(a≤x≤1),k为该平面内的直线Y=一x,则Ll绕 旋转一周所成的旋转 曲面面积为 
s= 
mx—f(x)I-/1+:f(x): dx 
(1) 
2。如图(2),若k为过任意 ( ,。)的直线V— :m(x一 ),则Ll绕 旋转一周所成旋转曲面面积为 
s=— i m(x— )一(“x)一y){_ +l  
2) 
证明:1。,任意 ∈[ ,b],由点到直线的距离公式知 . ))到直线 的距离为 : 
三 
从而dr:— = 

f、 
1+ 
(H1一f(x))dx. 
过点(x,fx)J作垂直于 的直绩L,如果以lx,Y)表示L上的动点,那行L的方程为X+mY—mf(x)一x=0,于是由原 电到直线L的距离为R=_-—1__I nf(x)+xj今将T。看成数轴,我们有dIl=— 1== (1+n (x))dx由定积分中的微元 
收稿日期:2001—06—3o 

益 报 
000【年第6期 
y 
图1 
图2 
卸得旋转拯面面积为 
S=2n  

 f 
些 


 
_ l 一f )I = 甬了 
2c,设:_卜x。, :y 
那么在xOy坐标系中 的方程为i…j,L 的方程为j=f: )一 ,于是应用】。及变量 
代换有 
s=— 
 m 
 j 


 
兰=;』 lm( 一x0)一【 x)一y。)l v,

h由定理证明过程易知,(1)是(2)的特侧c并且当m ∞时, 
i十I 
k平行于 轴,显然作一个简单的平移即可c 
侧l定理中,若公式【1)中的m:0.k即为x轴 这时便得熟知的旋转体侧面积公式:S=2 』 【x) 
+: x)] 
dx. 
倒2 (北京市1990年大学生竞赛题改编)出Y: 与 帆【m>0)在第一象限内所围成的图形绕谈直线旋转所成 
的旋转曲面面积 
解:蜀y 与 的交点为tO,O)和tI1, ),直用定理中公式(1)福 
S=_兰;』 【 _¨1x) 1十4x dx :— ==;(; 2 ̄1+4x2dx 
x瓣 


 壶( 十¨/  丽 等‘/ 可圳 
侧3试求平面曲线I : :÷ +20≤x≤J 绕直鼓 : {x旋转所成的旋转曲面的面积F 
解:本倒中, ): } +2x,r( ) :一2m={,应用定理中公式(得: 
 √…鲁) 
÷ ( + 
  
= 
 6 
 
+5) 
(2 一i 
——广 
最后 顺便指出,对于文[I]中宫|公式,若将第一堑面积丹化为定租分来}卜算.便得本文中的公式(2)c 
参考文献: 
【1 J储理才,一个计算旋转曲面面牡 的积分公式[J]高等数学研究 2001,(1):13—1 
分析洼,

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/e44f207d8e9951e79b892742.html

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