定积分的几何应用(总结非常全面!)

文章目录

  • 1 原函数存在性和可积性
    • 1.1 函数可积的充分条件(判定条件)
    • 1.2 函数存在原函数的充分条件(判定条件)
    • 1.3 函数可积的必要条件(性质)
    • 1.4 变上限积分的性质
  • 2 平面图形
    • 2.1 平面图形的面积
      • 2.1.1 直角坐标系下的平面图形的面积
      • 2.1.2 参数方程形式下的平面图形的面积
      • 2.1.3 极坐标系下的平面图形的面积
    • 2.2 平面图形的形心和质心
      • 2.2.1 平面图形的形心
      • 2.2.2 平面图形的质心
  • 3 平面曲线
    • 3.1 平面曲线的曲率
      • 3.1.1 直角坐标系下的平面曲线的曲率
      • 3.1.2 直角坐标系下的平面曲线的曲率
    • 3.2 平面曲线的弧长
      • 3.2.1 直角坐标系下的平面图形的弧长
      • 3.2.2 参数方程形式下的平面图形的弧长
      • 3.2.3 极坐标系下的平面图形的弧长
    • 3.3 平面曲线的形心和质心
      • 3.3.1 平面曲线的形心
      • 3.3.2 平面曲线的质心
  • 4 旋转体
    • 4.1 旋转体的体积
      • 4.1.1 万能公式
      • 4.1.2 曲线绕平行于 x 轴的直线所得旋转体的体积(切片法)
      • 4.1.3 曲线绕平行于 y 轴的直线所得旋转体的体积(柱壳法)
      • 4.1.4 典型例题(必看)
    • 4.2 旋转体的侧面积
      • 4.2.1 直角坐标系下的计算公式
      • 4.2.2 参数方程形式下的计算公式
      • 4.2.3 极坐标系下的计算公式

1 原函数存在性和可积性

1.1 函数可积的充分条件(判定条件)

  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b]连续,则 f ( x ) f(x) f(x) 可积
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上只有有限个第一类间断点,则 f ( x ) f(x) f(x) 可积
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b]有界,只有有限个间断点,则 f ( x ) f(x) f(x) 可积
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b]单调有界,则 f ( x ) f(x) f(x) 可积

1.2 函数存在原函数的充分条件(判定条件)

  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上连续,则 f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上存在原函数 F ( x ) F(x) F(x)
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上有第一类间断点,则 f ( x ) f(x) f(x) 不存在原函数
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上有无穷间断点,则 f ( x ) f(x) f(x) 不存在原函数
f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上的情况原函数是否存在是否可积
连续无间断是,且为 F ( x ) = ∫ a x f ( t ) d t F(x) = \int^x_a f(t)dt F(x)=axf(t)dt
可去间断点(有限个)
跳跃间断点(有限个)
无穷间断点可能
振荡间断点可能可能

1.3 函数可积的必要条件(性质)

  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上可积,则 f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上有界
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上可积, f ( x ) ≥ 0 f(x) \geq 0 f(x)0,则 ∫ a b f ( x ) d x ≥ 0 \int^b_a f(x)dx \geq 0 abf(x)dx0
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上可积, f ( x ) > 0 f(x) > 0 f(x)>0,则 ∫ a b f ( x ) d x > 0 \int^b_a f(x)dx > 0 abf(x)dx>0
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上连续, f ( x ) ≥ 0 f(x) \geq 0 f(x)0 且不恒等于 0 0 0,则 ∫ a b f ( x ) d x > 0 \int^b_a f(x)dx > 0 abf(x)dx>0

1.4 变上限积分的性质

F ( x ) = ∫ a x f ( t ) d t , x ∈ [ a , b ] F(x) = \int^x_a f(t)dt, x \in [a,b] F(x)=axf(t)dt,x[a,b],则有:

  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上可积,则 F ( x ) F(x) F(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上连续
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上连续,则 F ( x ) F(x) F(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上可导
  • f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] k k k 阶可导,则 F ( x ) F(x) F(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] k + 1 k+1 k+1 阶可导
f ( x ) f(x) f(x) [ a , b ] [a,b] [a,b] 上的情况是否可积面积 F ( x ) F(x) F(x) F ( x ) F(x) F(x) 是否为 f ( x ) f(x) f(x) 的原函数 F ( x ) F(x) F(x) 是否在 x = x 0 x=x_0 x=x0 连续 F ( x ) F(x) F(x) 是否在 x = x 0 x=x_0 x=x0 可导
连续无间断 F ( x ) = ∫ a x f ( t ) d t F(x) = \int^x_a f(t)dt F(x)=axf(t)dt
存在可去间断点 x = x 0 x=x_0 x=x0 F ( x ) = ∫ a x f ( t ) d t F(x) = \int^x_a f(t)dt F(x)=axf(t)dt
存在跳跃间断点 x = x 0 x=x_0 x=x0 F ( x ) = { ∫ a x f ( t ) d t , x ≤ x 0 ∫ a x 0 f ( t ) d t + ∫ x 0 x f ( t ) d t , x > x 0 F(x) = \begin{cases} \int^x_a f(t)dt, & x \leq x_0 \\ \int^{x_0}_a f(t)dt + \int^x_{x_0} f(t)dt, & x > x_0 \end{cases} F(x)={axf(t)dt,ax0f(t)dt+x0xf(t)dt,xx0x>x0

2 平面图形

2.1 平面图形的面积

2.1.1 直角坐标系下的平面图形的面积

f ( x ) ≥ g ( x ) , x ∈ [ a , b ] f(x) \geq g(x), x \in [a,b] f(x)g(x),x[a,b] 时,所围面积为

S = ∬ D d x d y = ∫ a b d x ∫ g ( x ) f ( x ) d y = ∫ a b [ f ( x ) − g ( x ) ] d x S = \iint \limits_{D} dxdy = \int^b_a dx \int^{f(x)}_{g(x)} dy = \int^b_a [f(x)-g(x)] dx S=Ddxdy=abdxg(x)f(x)dy=ab[f(x)g(x)]dx

2.1.2 参数方程形式下的平面图形的面积

设曲线方程 y = f ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=f(x), x \in [a,b] y=f(x),x[a,b] 由参数方程 { x = x ( t ) y = y ( t ) , t ∈ [ α , β ] \begin{cases} x=x(t) \\ y=y(t) \end{cases}, t \in [\alpha,\beta] {x=x(t)y=y(t),t[α,β] 确定,则所围曲边梯形的面积为

S = ∬ D d x d y = ∫ a b d x ∫ 0 f ( x ) d y = ∫ a b f ( x ) d x = ∫ α β y ( t ) x ′ ( t ) d t S = \iint \limits_{D} dxdy = \int^b_a dx \int^{f(x)}_{0} dy = \int^b_a f(x) dx = \int^{\beta}_{\alpha} y(t) x'(t) dt S=Ddxdy=abdx0f(x)dy=abf(x)dx=αβy(t)x(t)dt

2.1.3 极坐标系下的平面图形的面积

r 2 ( θ ) ≥ r 1 ( θ ) , θ ∈ [ α , β ] r_2(\theta) \geq r_1(\theta), \theta \in [\alpha,\beta] r2(θ)r1(θ),θ[α,β] 时,所围面积为

S = ∬ D d x d y = ∬ D r d r d θ = ∫ α β d θ ∫ r 1 ( θ ) r 2 ( θ ) r d r = 1 2 ∫ α β [ r 2 2 ( θ ) − r 1 2 ( θ ) ] d θ S = \iint \limits_{D} dxdy = \iint \limits_{D} rdrd\theta = \int^{\beta}_{\alpha} d\theta \int^{r_2(\theta)}_{r_1(\theta)} rdr = \frac{1}{2} \int^{\beta}_{\alpha} [r_2^2(\theta)-r_1^2(\theta)] d\theta S=Ddxdy=Drdrdθ=αβdθr1(θ)r2(θ)rdr=21αβ[r22(θ)r12(θ)]dθ


极坐标方程的角度定限问题

k k k 叶玫瑰线】极坐标下的形式为 r = a sin ⁡ k θ r = a\sin k \theta r=asinkθ r = a cos ⁡ k θ r = a\cos k \theta r=acoskθ。参数为 k k k 的玫瑰线,在 [ 0 , 2 π ] [0,2\pi] [0,2π] 上会形成 2 k 2k 2k 个花瓣,其中 k k k 个极径为正, k k k 个极径为负。当 k k k 为奇数时, k k k 个正极径花瓣和 k k k 个负极径花瓣两两重叠,实际只有 k k k 个花瓣,此时可认为极径永为正。

【例 1】求 r = sin ⁡ 3 θ r=\sin 3 \theta r=sin3θ 所围面积。

【解】注意有 θ ∈ [ 0 , 2 π ] ⇒ 3 θ ∈ [ 0 , 6 π ] \theta \in [0, 2\pi] \Rightarrow 3\theta \in [0, 6\pi] θ[0,2π]3θ[0,6π]

因为 r = sin ⁡ 3 θ ≥ 0 r = \sin 3 \theta \geq 0 r=sin3θ0,所以有 3 θ ∈ [ 0 , π ] ∪ [ 2 π , 3 π ] ∪ [ 4 π , 5 π ] 3\theta \in [0, \pi] \cup [2\pi, 3\pi] \cup [4\pi, 5\pi] 3θ[0,π][2π,3π][4π,5π],即 θ ∈ [ 0 , π 3 ] ∪ [ 2 π 3 , π ] ∪ [ 4 π 3 , 5 π 3 ] \theta \in [0, \frac{\pi}{3}] \cup [\frac{2\pi}{3},\pi] \cup [\frac{4\pi}{3}, \frac{5\pi}{3}] θ[0,3π][32π,π][34π,35π]

注意 k 为奇数,因此只需考虑极径为正的情况即可,所以面积为

S = ( ∫ 0 π 3 + ∫ 2 π 3 π + ∫ 4 π 3 5 π 3 ) d θ ∫ 0 sin ⁡ 3 θ r d r = 3 ∫ 0 π 3 d θ ∫ 0 sin ⁡ 3 θ r d r S = (\int^{\frac{\pi}{3}}_{0} + \int^{\pi}_{\frac{2\pi}{3}} + \int^{\frac{5\pi}{3}}_{\frac{4\pi}{3}}) d\theta \int^{\sin 3 \theta}_0 rdr = 3 \int^{\frac{\pi}{3}}_{0} d\theta \int^{\sin 3 \theta}_0 rdr S=(03π+32ππ+34π35π)dθ0sin3θrdr=303πdθ0sin3θrdr

【例 2】求 r = sin ⁡ 2 θ r= \sin 2 \theta r=sin2θ 所围面积。

【解】注意有 θ ∈ [ 0 , 2 π ] ⇒ 2 θ ∈ [ 0 , 4 π ] \theta \in [0, 2\pi] \Rightarrow 2\theta \in [0, 4\pi] θ[0,2π]2θ[0,4π]

因为 r = sin ⁡ 2 θ ≥ 0 r = \sin 2 \theta \geq 0 r=sin2θ0,所以有 2 θ ∈ [ 0 , π ] ∪ [ 2 π , 3 π ] 2\theta \in [0, \pi] \cup [2\pi, 3\pi] 2θ[0,π][2π,3π],即 θ ∈ [ 0 , π 2 ] ∪ [ π , 3 π 2 ] \theta \in [0, \frac{\pi}{2}] \cup [\pi, \frac{3\pi}{2}] θ[0,2π][π,23π]

注意 k 为偶数,而这里只考察了极径为正的情况,所以面积还需要乘以 2,如下

S = 2 ( ∫ 0 π 2 + ∫ 3 π 2 π ) d θ ∫ 0 sin ⁡ 2 θ r d r = 4 ∫ 0 π 2 d θ ∫ 0 sin ⁡ 2 θ r d r S = 2(\int^{\frac{\pi}{2}}_{0} + \int^{\pi}_{\frac{3\pi}{2}}) d\theta \int^{\sin 2 \theta}_0 rdr = 4 \int^{\frac{\pi}{2}}_{0} d\theta \int^{\sin 2 \theta}_0 rdr S=2(02π+23ππ)dθ0sin2θrdr=402πdθ0sin2θrdr

【例 3】求 r = cos ⁡ 2 θ r=\cos 2 \theta r=cos2θ 所围面积。

【解】注意有 θ ∈ [ 0 , 2 π ] ⇒ 2 θ ∈ [ 0 , 4 π ] \theta \in [0, 2\pi] \Rightarrow 2\theta \in [0, 4\pi] θ[0,2π]2θ[0,4π]

r = cos ⁡ 2 θ ≥ 0 r = \cos 2 \theta \geq 0 r=cos2θ0 时,有 2 θ ∈ [ 0 , π 2 ] ∪ [ 3 π 2 , 5 π 2 ] ∪ [ 7 π 2 , 2 π ] 2\theta \in [0, \frac{\pi}{2}] \cup [\frac{3\pi}{2}, \frac{5\pi}{2}] \cup [\frac{7\pi}{2}, 2\pi] 2θ[0,2π][23π,25π][27π,2π],即 θ ∈ [ 0 , π 4 ] ∪ [ 3 π 4 , 5 π 4 ] ∪ [ 7 π 4 , 2 π ] \theta \in [0, \frac{\pi}{4}] \cup [\frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}] \cup [\frac{7\pi}{4}, 2\pi] θ[0,4π][43π,45π][47π,2π]

注意 k 为偶数,而这里只考察了极径为正的情况,所以面积还需要乘以 2,如下

S = 2 ( ∫ 0 π 4 + ∫ 3 π 4 5 π 4 + ∫ 7 π 4 2 π ) d θ ∫ 0 cos ⁡ 2 θ r d r = 8 ∫ 0 π 4 d θ ∫ 0 cos ⁡ 2 θ r d r S = 2(\int^{\frac{\pi}{4}}_{0} + \int^{\frac{5\pi}{4}}_{\frac{3\pi}{4}} + \int^{2\pi}_{\frac{7\pi}{4}}) d\theta \int^{\cos 2 \theta}_0 rdr = 8 \int^{\frac{\pi}{4}}_{0} d\theta \int^{\cos 2 \theta}_0 rdr S=2(04π+43π45π+47π2π)dθ0cos2θrdr=804πdθ0cos2θrdr


【双纽线】极坐标形式为 r 2 = a 2 sin ⁡ 2 θ r^2 = a^2 \sin 2\theta r2=a2sin2θ r 2 = a 2 cos ⁡ 2 θ r^2 = a^2 \cos 2\theta r2=a2cos2θ

【例 4】求 r 2 = sin ⁡ 2 θ r^2= \sin 2 \theta r2=sin2θ 所围面积。

【解】注意有 θ ∈ [ 0 , 2 π ] ⇒ 2 θ ∈ [ 0 , 4 π ] \theta \in [0, 2\pi] \Rightarrow 2\theta \in [0, 4\pi] θ[0,2π]2θ[0,4π]

因为 r 2 = sin ⁡ 2 θ ≥ 0 r^2 = \sin 2 \theta \geq 0 r2=sin2θ0,所以有 2 θ ∈ [ 0 , π ] ∪ [ 2 π , 3 π ] 2\theta \in [0, \pi] \cup [2\pi, 3\pi] 2θ[0,π][2π,3π],即 θ ∈ [ 0 , π 2 ] ∪ [ π , 3 π 2 ] \theta \in [0, \frac{\pi}{2}] \cup [\pi, \frac{3\pi}{2}] θ[0,2π][π,23π]

极径必为正,所以面积为

S = ( ∫ 0 π 2 + ∫ π 3 π 2 ) d θ ∫ 0 sin ⁡ 2 θ r d r = 2 ∫ 0 π 2 d θ ∫ 0 sin ⁡ 2 θ r d r S = (\int^{\frac{\pi}{2}}_{0} + \int^{\frac{3\pi}{2}}_{\pi}) d\theta \int^{\sqrt{\sin 2 \theta}}_0 rdr = 2 \int^{\frac{\pi}{2}}_{0} d\theta \int^{\sqrt{\sin 2 \theta}}_0 rdr S=(02π+π23π)dθ0sin2θ rdr=202πdθ0sin2θ rdr

【例 5】求 r 2 = cos ⁡ 2 θ r^2= \cos 2 \theta r2=cos2θ 所围面积。

【解】注意有 θ ∈ [ 0 , 2 π ] ⇒ 2 θ ∈ [ 0 , 4 π ] \theta \in [0, 2\pi] \Rightarrow 2\theta \in [0, 4\pi] θ[0,2π]2θ[0,4π]

因为 r 2 = cos ⁡ 2 θ ≥ 0 r^2 = \cos 2 \theta \geq 0 r2=cos2θ0,所以有 2 θ ∈ [ 0 , π 2 ] ∪ [ 3 π 2 , 5 π 2 ] ∪ [ 7 π 2 , 2 π ] 2\theta \in [0, \frac{\pi}{2}] \cup [\frac{3\pi}{2}, \frac{5\pi}{2}] \cup [\frac{7\pi}{2}, 2\pi] 2θ[0,2π][23π,25π][27π,2π],即 θ ∈ [ 0 , π 4 ] ∪ [ 3 π 4 , 5 π 4 ] ∪ [ 7 π 4 , 2 π ] \theta \in [0, \frac{\pi}{4}] \cup [\frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}] \cup [\frac{7\pi}{4}, 2\pi] θ[0,4π][43π,45π][47π,2π]

极径必为正,所以面积为

S = ( ∫ 0 π 4 + ∫ 3 π 4 5 π 4 + ∫ 7 π 4 2 π ) d θ ∫ 0 cos ⁡ 2 θ r d r = 4 ∫ 0 π 4 d θ ∫ 0 cos ⁡ 2 θ r d r S = (\int^{\frac{\pi}{4}}_{0} + \int^{\frac{5\pi}{4}}_{\frac{3\pi}{4}} + \int^{2\pi}_{\frac{7\pi}{4}}) d\theta \int^{\sqrt{\cos 2 \theta}}_0 rdr = 4 \int^{\frac{\pi}{4}}_{0} d\theta \int^{\sqrt{\cos 2 \theta}}_0 rdr S=(04π+43π45π+47π2π)dθ0cos2θ rdr=404πdθ0cos2θ rdr

2.2 平面图形的形心和质心

2.2.1 平面图形的形心

D D D f ( x ) ≥ g ( x ) , x ∈ [ a , b ] f(x) \geq g(x), x \in [a,b] f(x)g(x),x[a,b] 所围,则形心 ( x ˉ , y ˉ ) (\bar x, \bar y) (xˉ,yˉ)

x ˉ = ∬ D x d x d y ∬ D d x d y = ∫ a b x [ f ( x ) − g ( x ) ] d x ∫ a b [ f ( x ) − g ( x ) ] d x y ˉ = ∬ D y d x d y ∬ D d x d y = 1 2 ∫ a b [ f 2 ( x ) − g 2 ( x ) ] d x ∫ a b [ f ( x ) − g ( x ) ] d x \begin{aligned} & \bar x=\frac{\iint \limits_{D} x dxdy}{\iint \limits_{D} dxdy} = \frac{\int^b_a x[f(x)-g(x)] dx}{\int^b_a [f(x)-g(x)] dx} \\ & \bar y=\frac{\iint \limits_{D} y dxdy}{\iint \limits_{D} dxdy} = \frac{ \frac{1}{2} \int^b_a [f^2(x)-g^2(x)] dx}{\int^b_a [f(x)-g(x)] dx} \end{aligned} xˉ=DdxdyDxdxdy=ab[f(x)g(x)]dxabx[f(x)g(x)]dxyˉ=DdxdyDydxdy=ab[f(x)g(x)]dx21ab[f2(x)g2(x)]dx

2.2.2 平面图形的质心

D D D f ( x ) ≥ g ( x ) , x ∈ [ a , b ] f(x) \geq g(x), x \in [a,b] f(x)g(x),x[a,b] 所围,面密度为 ρ ( x , y ) \rho(x,y) ρ(x,y),则质心 ( x ˉ , y ˉ ) (\bar x, \bar y) (xˉ,yˉ)

x ˉ = ∬ D x ρ ( x , y ) d x d y ∬ D ρ ( x , y ) d x d y y ˉ = ∬ D y ρ ( x , y ) d x d y ∬ D ρ ( x , y ) d x d y \begin{aligned} & \bar x=\frac{\iint \limits_{D} x\rho(x,y) dxdy}{\iint \limits_{D} \rho(x,y) dxdy} \\ & \bar y=\frac{\iint \limits_{D} y\rho(x,y) dxdy}{\iint \limits_{D} \rho(x,y) dxdy} \end{aligned} xˉ=Dρ(x,y)dxdyDxρ(x,y)dxdyyˉ=Dρ(x,y)dxdyDyρ(x,y)dxdy

3 平面曲线

3.1 平面曲线的曲率

3.1.1 直角坐标系下的平面曲线的曲率

设曲线方程为 y = y ( x ) y=y(x) y=y(x) y ( x ) y(x) y(x) 二阶可导,则曲线的曲率和曲率半径分别为

K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 , R = 1 K K = \frac{|y''|}{\sqrt{(1+y'^2)^3}}, R=\frac{1}{K} K=(1+y′2)3 y′′,R=K1

3.1.2 直角坐标系下的平面曲线的曲率

设曲线方程 y = f ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=f(x), x \in [a,b] y=f(x),x[a,b] 由参数方程 { x = x ( t ) y = y ( t ) , t ∈ [ α , β ] \begin{cases} x=x(t) \\ y=y(t) \end{cases}, t \in [\alpha,\beta] {x=x(t)y=y(t),t[α,β] 确定,则曲线的曲率和曲率半径分别为

K = ∣ x ′ ( t ) y ′ ′ ( t ) − x ′ ′ ( t ) y ′ ( t ) ∣ [ x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t ) ] 3 , R = 1 K K = \frac{|x'(t)y''(t)-x''(t)y'(t)|}{\sqrt{[x'^2(t)+y'^2(t)]^3}}, R=\frac{1}{K} K=[x′2(t)+y′2(t)]3 x(t)y′′(t)x′′(t)y(t),R=K1

3.2 平面曲线的弧长

3.2.1 直角坐标系下的平面图形的弧长

设曲线方程为 y = y ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=y(x), x \in [a,b] y=y(x),x[a,b],则弧微分和弧长分别为

d s = 1 + f ′ 2 ( x ) d x s = ∫ a b d s = ∫ a b 1 + f ′ 2 ( x ) d x \begin{aligned} & ds = \sqrt{1+f'^2(x)} dx \\ & s = \int^b_a ds = \int^b_a \sqrt{1+f'^2(x)} dx \\ \end{aligned} ds=1+f′2(x) dxs=abds=ab1+f′2(x) dx

3.2.2 参数方程形式下的平面图形的弧长

设曲线方程 y = f ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=f(x), x \in [a,b] y=f(x),x[a,b] 由参数方程 { x = x ( t ) y = y ( t ) , t ∈ [ α , β ] \begin{cases} x=x(t) \\ y=y(t) \end{cases}, t \in [\alpha,\beta] {x=x(t)y=y(t),t[α,β] 确定,则弧微分和弧长分别为

d s = 1 + ( y ′ ( t ) x ′ ( t ) ) 2 d [ x ( t ) ] = x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t ) d t s = ∫ α β d s = ∫ α β x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t ) d t \begin{aligned} & ds = \sqrt{1 + \left( \frac{y'(t)}{x'(t)} \right)^2 } d[x(t)] = \sqrt{x'^2(t)+y'^2(t)} dt \\ & s = \int^{\beta}_{\alpha} ds = \int^{\beta}_{\alpha} \sqrt{x'^2(t)+y'^2(t)} dt \\ \end{aligned} ds=1+(x(t)y(t))2 d[x(t)]=x′2(t)+y′2(t) dts=αβds=αβx′2(t)+y′2(t) dt

3.2.3 极坐标系下的平面图形的弧长

设平面曲线由极坐标方程 r = r ( θ ) , θ ∈ [ α , β ] r=r(\theta), \theta \in [\alpha,\beta] r=r(θ),θ[α,β] 确定,则可先转化为参数方程形式

{ x ( θ ) = r ( θ ) cos ⁡ θ y ( θ ) = r ( θ ) sin ⁡ θ \begin{cases} x(\theta) = r(\theta) \cos \theta \\ y(\theta) = r(\theta) \sin \theta \end{cases} {x(θ)=r(θ)cosθy(θ)=r(θ)sinθ

此时参数方程形式下的弧微分和弧长为

d s = 1 + ( y ′ ( θ ) x ′ ( θ ) ) 2 d [ x ( θ ) ] = x ′ 2 ( θ ) + y ′ 2 ( θ ) d θ = r ′ 2 ( θ ) + r 2 ( θ ) d θ s = ∫ α β d s = ∫ α β r ′ 2 ( θ ) + r 2 ( θ ) d θ \begin{aligned} & ds = \sqrt{1 + \left( \frac{y'(\theta)}{x'(\theta)} \right)^2 } d[x(\theta)] = \sqrt{x'^2(\theta)+y'^2(\theta)} d\theta = \sqrt{r'^2(\theta)+r^2(\theta)} d\theta \\ & s = \int^{\beta}_{\alpha} ds = \int^{\beta}_{\alpha} \sqrt{r'^2(\theta)+r^2(\theta)} d\theta \\ \end{aligned} ds=1+(x(θ)y(θ))2 d[x(θ)]=x′2(θ)+y′2(θ) dθ=r′2(θ)+r2(θ) dθs=αβds=αβr′2(θ)+r2(θ) dθ

3.3 平面曲线的形心和质心

3.3.1 平面曲线的形心

(1)x 轴区间 [ a , b ] [a,b] [a,b] 上的形心为

x ˉ = ∫ a b x d x ∫ a b d x = a + b 2 \bar x=\frac{\int^b_a x dx}{\int^b_a dx} = \frac{a+b}{2} xˉ=abdxabxdx=2a+b

(2)设曲线由参数方程 { x = x ( t ) y = y ( t ) , t ∈ [ α , β ] \begin{cases} x=x(t) \\ y=y(t) \end{cases}, t \in [\alpha,\beta] {x=x(t)y=y(t),t[α,β] 确定,则平面曲线的形心 ( x ˉ , y ˉ ) (\bar x, \bar y) (xˉ,yˉ)

x ˉ = ∫ α β x ( t ) d s ∫ α β d s = ∫ α β x ( t ) x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t ) d t ∫ α β x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t ) d t y ˉ = ∫ α β y ( t ) d s ∫ α β d s = ∫ α β y ( t ) x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t ) d t ∫ α β x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t ) d t \bar x = \frac{\int^{\beta}_{\alpha} x(t) ds}{\int^{\beta}_{\alpha} ds} = \frac{\int^{\beta}_{\alpha} x(t) \sqrt{x'^2(t) + y'^2(t)} dt}{\int^{\beta}_{\alpha} \sqrt{x'^2(t) + y'^2(t)} dt} \\ \bar y = \frac{\int^{\beta}_{\alpha} y(t) ds}{\int^{\beta}_{\alpha} ds} = \frac{\int^{\beta}_{\alpha} y(t) \sqrt{x'^2(t) + y'^2(t)} dt}{\int^{\beta}_{\alpha} \sqrt{x'^2(t) + y'^2(t)} dt} xˉ=αβdsαβx(t)ds=αβx′2(t)+y′2(t) dtαβx(t)x′2(t)+y′2(t) dtyˉ=αβdsαβy(t)ds=αβx′2(t)+y′2(t) dtαβy(t)x′2(t)+y′2(t) dt

3.3.2 平面曲线的质心

设线密度为 ρ ( x ) \rho(x) ρ(x),则 x 轴区间 [ a , b ] [a,b] [a,b] 上的形心为

x ˉ = ∫ a b x ρ ( x ) d x ∫ a b ρ ( x ) d x \bar x=\frac{\int^b_a x \rho(x) dx}{\int^b_a \rho(x) dx} xˉ=abρ(x)dxabxρ(x)dx

4 旋转体

4.1 旋转体的体积

4.1.1 万能公式

设曲线方程为 y = f ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=f(x), x \in [a,b] y=f(x),x[a,b],旋转轴方程为 A x + B y + C = 0 Ax+By+C=0 Ax+By+C=0,则曲线绕旋转轴所成体积为

V = 2 π ∬ D r ( x , y ) d x d y = 2 π ∬ D ∣ A x + B f ( x ) + C ∣ A 2 + B 2 d x d y V = 2 \pi \iint \limits_{D} r(x,y) dxdy = 2 \pi \iint \limits_{D} \frac{|Ax+Bf(x)+C|}{\sqrt{A^2+B^2}} dxdy V=2πDr(x,y)dxdy=2πDA2+B2 Ax+Bf(x)+Cdxdy

4.1.2 曲线绕平行于 x 轴的直线所得旋转体的体积(切片法)

设曲线方程为 y = f ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=f(x), x \in [a,b] y=f(x),x[a,b] y = g ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=g(x), x \in [a,b] y=g(x),x[a,b],且 f ( x ) ≥ g ( x ) f(x) \geq g(x) f(x)g(x)

(1)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , x = a , x = b y=f(x), x=a, x=b y=f(x),x=a,x=b,x 轴( y = 0 y=0 y=0)所围,则 D D D 绕 x 轴( y = 0 y=0 y=0)所得旋转体的体积为

V = 2 π ∬ D ∣ y ∣ d x d y = 2 π ∫ a b d x ∫ 0 f ( x ) ∣ y ∣ d y = π ∫ a b ∣ f ( x ) ∣ 2 d x V = 2 \pi \iint \limits_{D} |y| dxdy = 2\pi \int^b_a dx \int^{f(x)}_0 |y| dy = \pi \int^b_a |f(x)|^2 dx V=2πDydxdy=2πabdx0f(x)ydy=πabf(x)2dx

(2)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , x = a , x = b y=f(x), x=a, x=b y=f(x),x=a,x=b y = k y=k y=k 所围,则 D D D y = k y=k y=k 所得旋转体的体积为

V = 2 π ∬ D ∣ y ∣ d x d y = 2 π ∫ a b d x ∫ 0 f ( x ) ∣ y − k ∣ d y = π ∫ a b ∣ f ( x ) − k ∣ 2 d x V = 2 \pi \iint \limits_{D} |y| dxdy = 2\pi \int^b_a dx \int^{f(x)}_0 |y-k| dy = \pi \int^b_a |f(x)-k|^2 dx V=2πDydxdy=2πabdx0f(x)ykdy=πabf(x)k2dx

(3)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , y = g ( x ) , x = a , x = b y=f(x), y=g(x), x=a, x=b y=f(x),y=g(x),x=a,x=b,x 轴( y = 0 y=0 y=0)所围,则 D D D 绕 x 轴( y = 0 y=0 y=0)所得旋转体的体积为

V = 2 π ∬ D ∣ y ∣ d x d y = 2 π ∫ a b d x ∫ g ( x ) f ( x ) ∣ y ∣ d y = π ∫ a b [ f 2 ( x ) − g 2 ( x ) ] d x V = 2 \pi \iint \limits_{D} |y| dxdy = 2\pi \int^b_a dx \int^{f(x)}_{g(x)} |y| dy = \pi \int^b_a [f^2(x)-g^2(x)] dx V=2πDydxdy=2πabdxg(x)f(x)ydy=πab[f2(x)g2(x)]dx

(4)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , y = g ( x ) , x = a , x = b y=f(x), y=g(x), x=a, x=b y=f(x),y=g(x),x=a,x=b 所围,则 D D D y = k ( k ≥ f ( x ) 或 k ≤ g ( x ) ) y=k(k \geq f(x) 或 k \leq g(x)) y=k(kf(x)kg(x)) 所得旋转体的体积为

V = 2 π ∬ D ∣ y ∣ d x d y = 2 π ∫ a b d x ∫ g ( x ) f ( x ) ∣ y − k ∣ d y = π ∫ a b ( [ f ( x ) − k ] 2 − [ g ( x ) − k ] 2 ) d x V = 2 \pi \iint \limits_{D} |y| dxdy = 2\pi \int^b_a dx \int^{f(x)}_{g(x)} |y-k| dy = \pi \int^b_a \bigg( [f(x)-k]^2 - [g(x)-k]^2 \bigg) dx V=2πDydxdy=2πabdxg(x)f(x)ykdy=πab([f(x)k]2[g(x)k]2)dx

4.1.3 曲线绕平行于 y 轴的直线所得旋转体的体积(柱壳法)

设曲线方程为 y = f ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=f(x), x \in [a,b] y=f(x),x[a,b] y = g ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=g(x), x \in [a,b] y=g(x),x[a,b],且 f ( x ) ≥ g ( x ) f(x) \geq g(x) f(x)g(x)

(1)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , x = a , x = b y=f(x), x=a, x=b y=f(x),x=a,x=b,x 轴( y = 0 y=0 y=0)所围,则 D D D 绕 y 轴( x = 0 x=0 x=0)所得旋转体的体积为

V = 2 π ∬ D ∣ x ∣ d x d y = 2 π ∫ a b d x ∫ 0 f ( x ) ∣ x ∣ d y = 2 π ∫ a b ∣ x f ( x ) ∣ d x V = 2 \pi \iint \limits_{D} |x| dxdy = 2\pi \int^b_a dx \int^{f(x)}_0 |x| dy = 2\pi \int^b_a |xf(x)| dx V=2πDxdxdy=2πabdx0f(x)xdy=2πabxf(x)dx

(2)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , x = a , x = b y=f(x), x=a, x=b y=f(x),x=a,x=b,x 轴( y = 0 y=0 y=0)所围,则 D D D x = k x=k x=k 所得旋转体的体积为

V = 2 π ∬ D ∣ y ∣ d x d y = 2 π ∫ a b d x ∫ 0 f ( x ) ∣ x − k ∣ d y = 2 π ∫ a b ∣ x − k ∣ ⋅ ∣ f ( x ) ∣ d x V = 2 \pi \iint \limits_{D} |y| dxdy = 2\pi \int^b_a dx \int^{f(x)}_0 |x-k| dy = 2\pi \int^b_a |x-k| \cdot |f(x)| dx V=2πDydxdy=2πabdx0f(x)xkdy=2πabxkf(x)dx

(3)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , y = g ( x ) , x = a , x = b y=f(x), y=g(x), x=a, x=b y=f(x),y=g(x),x=a,x=b 所围,则 D D D 绕 y 轴( x = 0 x=0 x=0)所得旋转体的体积为

V = 2 π ∬ D ∣ x ∣ d x d y = 2 π ∫ a b d x ∫ g ( x ) f ( x ) ∣ x ∣ d y = 2 π ∫ a b ∣ x ∣ ⋅ [ f ( x ) − g ( x ) ] d x V = 2 \pi \iint \limits_{D} |x| dxdy = 2\pi \int^b_a dx \int^{f(x)}_{g(x)} |x| dy = 2\pi \int^b_a |x| \cdot [f(x)-g(x)] dx V=2πDxdxdy=2πabdxg(x)f(x)xdy=2πabx[f(x)g(x)]dx

(4)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , y = g ( x ) , x = a , x = b y=f(x), y=g(x), x=a, x=b y=f(x),y=g(x),x=a,x=b 所围,则 D D D x = k ( k ≥ b 或 k ≤ a ) x=k(k \geq b 或 k \leq a) x=k(kbka) 所得旋转体的体积为

V = 2 π ∬ D ∣ y ∣ d x d y = 2 π ∫ a b d x ∫ g ( x ) f ( x ) ∣ x − k ∣ d y = 2 π ∫ a b ∣ x − k ∣ ⋅ [ f ( x ) − g ( x ) ] d x V = 2 \pi \iint \limits_{D} |y| dxdy = 2\pi \int^b_a dx \int^{f(x)}_{g(x)} |x-k| dy = 2\pi \int^b_a |x-k| \cdot [f(x)-g(x)] dx V=2πDydxdy=2πabdxg(x)f(x)xkdy=2πabxk[f(x)g(x)]dx

4.1.4 典型例题(必看)

【例 1】区域 D D D 由曲线方程 y = sin ⁡ x , y = 0 , y = π 2 y=\sin x, y=0, y=\frac{\pi}{2} y=sinx,y=0,y=2π 所围,求 D D D 绕 x 轴和 y 轴旋转所得旋转体的体积 V x V_x Vx V y V_y Vy

【解】(1) D D D 绕 x 轴所得旋转体的体积为

V x = 2 π ∬ D y d x d y = 2 π ∫ 0 π 2 d x ∫ 0 sin ⁡ x y d y = π ∫ 0 π 2 sin ⁡ 2 x d x = π 2 4 V_x = 2 \pi \iint \limits_{D} y dxdy = 2\pi \int^{\frac{\pi}{2}}_0 dx \int^{\sin x}_0 y dy = \pi \int^{\frac{\pi}{2}}_0 \sin^2 x dx = \frac{\pi^2}{4} Vx=2πDydxdy=2π02πdx0sinxydy=π02πsin2xdx=4π2

(2) D D D 绕 y 轴所得旋转体的体积为

V y = 2 π ∬ D x d x d y = 2 π ∫ 0 π 2 d x ∫ 0 sin ⁡ x x d y = 2 π ∫ 0 π 2 x sin ⁡ x d x = 2 π V_y = 2 \pi \iint \limits_{D} x dxdy = 2\pi \int^{\frac{\pi}{2}}_0 dx \int^{\sin x}_0 x dy = 2\pi \int^{\frac{\pi}{2}}_0 x\sin x dx = 2\pi Vy=2πDxdxdy=2π02πdx0sinxxdy=2π02πxsinxdx=2π

以上方法是基于纵向分割的微元,即先 d y dy dy,后 d x dx dx,采用柱壳法。也可基于横向分割的微元,采用切片法,先 d x dx dx,后 d y dy dy,如下

V y = 2 π ∫ 0 1 d y ∫ arcsin ⁡ y π 2 x d x = π 3 4 − π ( π 2 4 − 2 ) = 2 π \begin{aligned} V_y &= 2\pi \int^1_0 dy \int^{\frac{\pi}{2}}_{\arcsin y} x dx \\ &= \frac{\pi^3}{4} - \pi (\frac{\pi^2}{4} - 2) = 2\pi \\ \end{aligned} Vy=2π01dyarcsiny2πxdx=4π3π(4π22)=2π

【例 2】设摆线 { x = a ( t − sin ⁡ t ) y = a ( 1 − cos ⁡ t ) ( t ∈ [ 0 , 2 π ] , a > 0 ) \begin{cases} x=a(t-\sin t) \\ y=a(1-\cos t) \end{cases}(t \in [0, 2\pi], a>0) {x=a(tsint)y=a(1cost)(t[0,2π],a>0) 与 x 轴所围平面图形为 D D D

(1)求 D D D 绕 x 轴和 y 轴所得旋转体的体积;

(2)求 D D D 绕直线 y = 2 a y=2a y=2a 所得旋转体的体积。

【解】(1) D D D 绕 x 轴所得旋转体的体积为

V x = 2 π ∬ D y d x d y = 2 π ∫ 0 2 π a d x ∫ 0 f ( x ) y d y = π ∫ 0 2 π a f 2 ( x ) d x = π ∫ 0 2 π y 2 ( t ) d [ x ( t ) ] = π ∫ 0 2 π y 2 ( t ) x ′ ( t ) d t = 5 π 2 a 3 \begin{aligned} V_x &= 2 \pi \iint \limits_{D} y dxdy = 2\pi \int^{2\pi a}_0 dx \int^{f(x)}_0 y dy = \pi \int^{2\pi a}_0 f^2(x) dx \\ &= \pi \int^{2\pi}_0 y^2(t) d[x(t)] = \pi \int^{2\pi}_0 y^2(t) x'(t) dt = 5\pi^2 a^3 \end{aligned} Vx=2πDydxdy=2π02πadx0f(x)ydy=π02πaf2(x)dx=π02πy2(t)d[x(t)]=π02πy2(t)x(t)dt=5π2a3

D D D 绕 y 轴所得旋转体的体积为

V y = 2 π ∬ D x d x d y = 2 π ∫ 0 2 π a d x ∫ 0 f ( x ) x d y = π ∫ 0 2 π a x f ( x ) d x = π ∫ 0 2 π x ( t ) y ( t ) d [ x ( t ) ] = π ∫ 0 2 π x ( t ) y ( t ) x ′ ( t ) d t = 6 π 3 a 3 \begin{aligned} V_y &= 2 \pi \iint \limits_{D} x dxdy = 2\pi \int^{2\pi a}_0 dx \int^{f(x)}_0 x dy = \pi \int^{2\pi a}_0 xf(x) dx \\ &= \pi \int^{2\pi}_0 x(t) y(t) d[x(t)] = \pi \int^{2\pi}_0 x(t) y(t) x'(t) dt = 6\pi^3 a^3 \end{aligned} Vy=2πDxdxdy=2π02πadx0f(x)xdy=π02πaxf(x)dx=π02πx(t)y(t)d[x(t)]=π02πx(t)y(t)x(t)dt=6π3a3

(2) D D D 绕直线 y = 2 a y=2a y=2a 所得旋转体的体积为

V y = 2 a = 2 π ∫ 0 2 π a d x ∫ 0 f ( x ) ( 2 a − y ) d y = − π ∫ 0 2 π a ( [ 2 a − f ( x ) ] 2 − ( 2 a ) 2 ) d x = 8 π 2 a 3 − π ∫ 0 2 π [ 2 a − x ( t ) ] 2 d [ x ( t ) ] = 8 π 2 a 3 − π ∫ 0 2 π [ 2 a − x ( t ) ] 2 x ′ ( t ) d t = 7 π 2 a 3 \begin{aligned} V_{y=2a} &= 2\pi \int^{2\pi a}_0 dx \int^{f(x)}_{0} (2a-y) dy \\ & = - \pi \int^{2\pi a}_0 \bigg( [2a-f(x)]^2 - (2a)^2 \bigg) dx \\ &= 8\pi^2 a^3 - \pi \int^{2\pi}_0 [2a-x(t)]^2 d[x(t)] \\ &= 8\pi^2 a^3 - \pi \int^{2\pi}_0 [2a-x(t)]^2 x'(t) dt = 7\pi^2 a^3 \end{aligned} Vy=2a=2π02πadx0f(x)(2ay)dy=π02πa([2af(x)]2(2a)2)dx=8π2a3π02π[2ax(t)]2d[x(t)]=8π2a3π02π[2ax(t)]2x(t)dt=7π2a3

【例 3】设心形线 r = 4 ( 1 + cos ⁡ θ ) r=4(1+\cos \theta) r=4(1+cosθ) θ = 0 , θ = π 2 \theta = 0, \theta = \frac{\pi}{2} θ=0,θ=2π 所围图形为 D D D,求 D D D 绕极轴旋转一周所得旋转体的体积。

【解】先将极坐标方程写成参数方程

{ x ( θ ) = 4 ( 1 + cos ⁡ θ ) cos ⁡ θ y ( θ ) = 4 ( 1 + cos ⁡ θ ) sin ⁡ θ \begin{cases} x(\theta) = 4(1+\cos \theta) \cos \theta \\ y(\theta) = 4(1+\cos \theta) \sin \theta \end{cases} {x(θ)=4(1+cosθ)cosθy(θ)=4(1+cosθ)sinθ

因此 D D D 绕 x 轴所得旋转体的体积为

V x = 2 π ∬ D y d x d y = 2 π ∫ 0 8 d x ∫ 0 f ( x ) y d y = π ∫ 0 8 f 2 ( x ) d x = π ∫ π 2 0 y 2 ( θ ) d [ x ( θ ) ] = π ∫ π 2 0 y 2 ( θ ) x ′ ( θ ) d θ = 160 π \begin{aligned} V_x &= 2 \pi \iint \limits_{D} y dxdy = 2\pi \int^8_0 dx \int^{f(x)}_0 y dy = \pi \int^8_0 f^2(x) dx \\ &= \pi \int^0_{\frac{\pi}{2}} y^2(\theta) d[x(\theta)] = \pi \int^0_{\frac{\pi}{2}} y^2(\theta) x'(\theta) d\theta = 160\pi \end{aligned} Vx=2πDydxdy=2π08dx0f(x)ydy=π08f2(x)dx=π2π0y2(θ)d[x(θ)]=π2π0y2(θ)x(θ)dθ=160π

4.2 旋转体的侧面积

4.2.1 直角坐标系下的计算公式

(1)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , x = a , x = b y=f(x), x=a, x=b y=f(x),x=a,x=b,x 轴所围,则 D D D 绕 x 轴所得旋转体的侧面积为

S = 2 π ∫ a b ∣ f ( x ) ∣ d s = 2 π ∫ a b ∣ f ( x ) ∣ 1 + f ′ 2 ( x ) d x S = 2\pi \int^b_a |f(x)| ds = 2\pi \int^b_a |f(x)| \sqrt{1+f'^2(x)} dx S=2πabf(x)ds=2πabf(x)1+f′2(x) dx

(2)设 D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , x = a , x = b y=f(x), x=a, x=b y=f(x),x=a,x=b,x 轴所围,则 D D D L : A x + B y + C = 0 L: Ax+By+C=0 L:Ax+By+C=0 所得旋转体的侧面积为

S = 2 π ∫ a b r ( x , y ) d s = 2 π ∫ a b ∣ A x + B f ( x ) + C ∣ A 2 + B 2 1 + f ′ 2 ( x ) d x S = 2\pi \int^b_a r(x,y) ds = 2\pi \int^b_a \frac{|Ax+Bf(x)+C|}{\sqrt{A^2+B^2}} \sqrt{1+f'^2(x)} dx S=2πabr(x,y)ds=2πabA2+B2 Ax+Bf(x)+C1+f′2(x) dx

4.2.2 参数方程形式下的计算公式

设曲线方程 y = f ( x ) , x ∈ [ a , b ] y=f(x), x \in [a,b] y=f(x),x[a,b] 由参数方程 { x = x ( t ) y = y ( t ) , t ∈ [ α , β ] \begin{cases} x=x(t) \\ y=y(t) \end{cases}, t \in [\alpha, \beta] {x=x(t)y=y(t),t[α,β] 确定, D D D 由曲线方程 y = f ( x ) , x = a , x = b y=f(x), x=a, x=b y=f(x),x=a,x=b,x 轴所围,则 D D D 绕 x 轴所得旋转体的侧面积为

S = 2 π ∫ a b ∣ f ( x ) ∣ d s = 2 π ∫ α β ∣ y ( t ) ∣ x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t ) d t S = 2\pi \int^b_a |f(x)| ds = 2\pi \int^{\beta}_{\alpha} |y(t)| \sqrt{x'^2(t)+y'^2(t)} dt S=2πabf(x)ds=2παβy(t)x′2(t)+y′2(t) dt

4.2.3 极坐标系下的计算公式

设平面曲线由极坐标方程 r = r ( θ ) , θ ∈ [ α , β ] r=r(\theta), \theta \in [\alpha,\beta] r=r(θ),θ[α,β] 确定,则可先转化为参数方程形式

{ x ( θ ) = r ( θ ) cos ⁡ θ y ( θ ) = r ( θ ) sin ⁡ θ \begin{cases} x(\theta) = r(\theta) \cos \theta \\ y(\theta) = r(\theta) \sin \theta \end{cases} {x(θ)=r(θ)cosθy(θ)=r(θ)sinθ

D D D 绕 x 轴所得旋转体的侧面积为

S = 2 π ∫ a b ∣ f ( x ) ∣ d s = 2 π ∫ α β ∣ r ( θ ) sin ⁡ θ ∣ r 2 ( θ ) + r ′ 2 ( θ ) d θ S = 2\pi \int^b_a |f(x)| ds = 2\pi \int^{\beta}_{\alpha} |r(\theta) \sin \theta| \sqrt{r^2(\theta)+r'^2(\theta)} d\theta S=2πabf(x)ds=2παβr(θ)sinθr2(θ)+r′2(θ) dθ

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1.yml文件(旧) 说明:旧的写法。 #应用环境 spring:profiles:active: dev --- #设置环境#生产环境 spring:profiles: pro server:port: 81--- #开发环境 spirng:profiles: dev server:port: 81--- #测试环境 spring:profiles: test server:p…

C/C++ static关键字详解(最全解析,static是什么,static如何使用,static的常考面试题)

目录 一、前言 二、static关键字是什么? 三、static关键字修饰的对象是什么? 四、C 语言中的 static 🍎static的C用法 🍉static的重点概念 🍐static修饰局部变量 💦static在修饰局部变量和函数的作用 &a…

基于Google Colaboratory安装Go语言编译器操作流程

文章目录 1. 什么是Google Colaboratory2. 访问Google Colaboratory3. 创建新的笔记本4.【方法①】使用apt命令安装golang5.【方法②】使用Go安装包安装golang6. 参考链接 1. 什么是Google Colaboratory Colab是一种托管的笔记本电脑服务,不需要安装即可使用&#x…

STL(第三课):list

STL中的list是一个双向链表&#xff0c;它可以动态地将元素插入和删除&#xff0c;提供了许多方便的操作接口。下面我们来讲解一下CSTL list的相关内容。 list的创建比较简单&#xff0c;只需要包含头文件#include<list>&#xff0c;然后使用std::list模板即可声明一个li…

使用pdf2image pdf转图片

安装poppler https://wenku.csdn.net/answer/1zxh8ckp6i from pdf2image import convert_from_path, convert_from_bytes import os# https://github.com/Belval/pdf2imageoutput_folder ./ dpi_value 600 pdf_start_page 1 # pdf显示的第一页 start_page 237 # 真实页码 p…

二叉树按二叉链表形式存储,试编写一个判别给定二叉树是否是完全二叉树的算法

完全二叉树&#xff1a;就是每层横着划过去是连起来的&#xff0c;中间不会断开 比如下面的左图就是完全二叉树 再比如下面的右图就是非完全二叉树 那我们可以采用层序遍历的方法&#xff0c;借助一个辅助队列 当辅助队列不空的时候&#xff0c;出队头元素&#xff0c;入队头…

在 CelebA 数据集上训练的 PyTorch 中的基本变分自动编码器

摩西西珀博士 一、说明 我最近发现自己需要一种方法将图像编码到潜在嵌入中&#xff0c;调整嵌入&#xff0c;然后生成新图像。有一些强大的方法可以创建嵌入或从嵌入生成。如果你想同时做到这两点&#xff0c;一种自然且相当简单的方法是使用变分自动编码器。 这样的深度网络不…

SparkSQL

1、Spark简介 2、Spark-Core核心算子 3、Spark-Core 4、SparkSQL 文章目录 一、概述1、简介2、DataFrame、DataSet3、SparkSQL特点 二、Spark SQL编程1、SparkSession新API2、DataFrame2.1 创建DataFrame2.2 SQL 语法2.3 DSL语法 3、DataSet4、RDD、DataFrame、DataSet相互转换…

强大的pdf编辑软件:Acrobat Pro DC 2023中文

Acrobat Pro DC 2023是一款强大的PDF编辑和管理软件&#xff0c;它提供了广泛的功能&#xff0c;使用户能够轻松创建、编辑、转换和共享PDF文档。通过直观的界面和先进的工具&#xff0c;用户可以快速进行文本编辑、图像调整、页面管理等操作&#xff0c;同时支持OCR技术&#…

Nginx重新编译并添加模块

1.查询Nginx配置参数 作用&#xff1a;一是检查所需模块是否已安装&#xff0c;二是将configure arguments: 后面的参数复制出来并保存&#xff0c;因为等会重新编译时还需将这些模块一同添加进去。 [rootreader ~]# nginx -V nginx version: nginx/1.24.0 built by gcc 8.5.0…

win10 + cmake3.17 + vs2017编译osgearth2.7.0遇到的坑

坑1&#xff1a;debug模式下生成osgEarthAnnotation时 错误&#xff1a;xmemory0(881): error C2440: “初始化”: 无法从“std::pair<const _Kty,_Ty>”转换为 to _Objty 出错位置&#xff1a;src/osgEarthFeatures/FeatureSourceIndexNode.cpp 解决办法&#xff1a; …

Docker Compose学习笔记

本文有以下几部分内容&#xff1a; Docker Compose用来做什么&#xff1f;Docker compose使用三步骤Docker Compose安装和查看版本Docker Compose常用命令Compose文档怎么写&#xff1f; Docker Compose用来做什么&#xff1f; Docker Compose 是Docker官方的开源项目。 Co…

镭神智能C16的ROS1驱动的安装方法

github 代码链接 git clone -b C16_V4.0 https://github.com/Lslidar/Lslidar_ROS1_driver.gitroslaunch lslidar_driver lslidar_c16.launch

unity 使用TriLib插件动态读取外部模型

最近在做动态加载读取外部模型的功能使用了triLib插件&#xff0c;废话不多说直接干货。 第一步下载导入插件&#xff0c;直接分享主打白嫖共享&#xff0c;不搞花里胡哨的。 链接&#xff1a;https://pan.baidu.com/s/1DK474wSrIZ0R6i0EBh5V8A 提取码&#xff1a;tado 导入后第…

Linux Swap配置以及使用

Linux Swap配置以及使用 显示系统的内存和交换空间使用情况列出当前启用的交换空间及其相关信息&#xff0c;如设备路径、类型和大小。显示当前启用的交换空间及其详细信息&#xff0c;包括设备路径、类型和大小。创建交换文件重启后失效修复 显示系统的内存和交换空间使用情况…