1樓:tetradecane
先把瓶子裡的水精確地調整到題目要求的情況,然後量一下水的體積。。。或者把瓶子正過來,量一下水的高度,算一下圓柱的體積。。。
有條件的話,可以做一下誤差分析。。。
首先還原一下題目:
原題作圖
暫沒什麼巧方法,直接定積分。
把水塊豎直切割成如下圖紅色矩形所示的無數微元薄片:
微元薄片
容易發現,矩形的底等於 ,矩形的高等於 ,薄片的厚度等於 , 的變化範圍為 ,故所求體積等於
這玩意手算比較麻煩,直接軟體積分得
最後總結一下,既然解析解是這麼複雜的形式,那麼一般來說就沒有什麼比積分更方便的解法了。
2樓:黃雨
首先這類問題十分適合使用定積分求解。在有關微積分的書籍上,有一章會是《積分的應用》
會詳細介紹有關使用定積分求體積的方法,以及旋轉曲線表面積的求法。
這是關於你問題建立的座標系
上圖座標軸的方程為: 其中
這裡我其實是忽略你給的高度4cm,直接認為是切到半圓的,此時高度為。後面我會補充,當高度為4cm的時候,會有驚喜。
這個鍥形,可以理解成無數個矩形累積而成,根據上圖,可以看出矩形的高是 ,矩形的長是
所以:由此則可以直接使用定積分計算體積啦!積分區間是
令 則由 得 (這裡注意實際是從9到0逐漸減少的)
所以:所以當高度為 ,底圓半徑為3時鍥形的體積為:18(立方單位)。
當高度為4cm,底圓直徑為6cm時,此時從水底到底圓水面長度為: ,即 。可設圓心座標為
由此建立方程:
得到:由此則可以直接使用定積分計算體積啦!積分區間是
到這一步,發現沒辦法繼續了,因為求不出來反導數(其反導數沒有初等表示式)。驚喜不驚喜?意外不意外?
如果你用其他方法建立座標系,結果還是一樣的。(如果你使用數值分析計算器來計算這個積分,結果大約是75.20978)
接下來你可能會以為我會找其他方法求出體積,但其實並沒有。。。哈哈哈哈哈(後面如果我有新辦法,會及時來補上)
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