早大理工数学'24年[5]

xy平面上において、以下の媒介変数表示をもつ曲線をCとする。
ただし、とする。
(1) yの最大値、最小値を求めよ。
(2) となるt の範囲を求め、Cの概形をxy平面上に描け。
(3) Cをy軸のまわりに1回転してできる立体の体積Vを求めよ。


【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。

解答 曲線Cはカージオイドです。(3)の立体の体積は、回転したときにくり抜ける部分があることに注意しましょう。

xとyをt で微分すると(媒介変数表示された関数の微分法を参照)、


とすると、または,よって
とすると、または,
のとき、,
のとき、,
のとき、,
のとき、,

増減表は以下のようになります。
t 0     π
++0−−−0
x 0 0
0+++0−0
y 0
>

(1) 上記の増減表により、yの最大値は (のとき),最小値は (のとき) ......[答]

(2) 上記の増減表より、となるt の範囲は、 ......[答]
Cの概形は右図。

(3) Cをy軸のまわりに1回転してできる立体の体積は、の部分(上記増減表での範囲。この範囲のxを以下の積分ではとします)を回転させたものから、の内側(上記の増減表での範囲。この範囲のxを以下の積分ではとします)を回転させたものを除いた体積になります。
ここで、とおいて置換積分すると、
,に対しては、
y:のときt:,に対しては、y:のときt:
ここで、被積分関数は、

よって、,,,とする(三角関数の積分を参照)と、
 ・・・�@


 (2倍角の公式を参照)





,,,を�@に代入して、
......[答]



【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。

  早大理工数学TOP  数学TOP  TOPページに戻る

【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。

各問題の著作権は
出題大学に属します。

©2005-2024
(有)りるらる
苦学楽学塾 随時入会受付中!
理系大学受験ネット塾苦学楽学塾
(ご案内はこちら)ご入会は、
まず、こちらまでメールを
お送りください。