岐阜薬科大学
2012年 薬学部 第6問
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円$x^2+(y-a)^2=r^2$で囲まれた図形を$x$軸のまわりに$1$回転してできる立体の体積を$V(a)$とするとき,次の問いに答えよ.ただし,$a,\ r$は正の実数とする.
(1) $a \geqq r$のとき,$V(a)$を求めよ.
(2) $0<a<r$とする.
(ⅰ) $\displaystyle 0<\theta<\frac{\pi}{2}$のとき,$\sin \theta<\theta<\tan \theta$が成り立つ.このことを用いて,次の不等式が成り立つことを示せ. \[ \frac{(r+a) \sqrt{r^2-a^2}}{2}<\int_0^{\sqrt{r^2-a^2}} \sqrt{r^2-x^2} \, dx<\frac{(r^2+a^2) \sqrt{r^2-a^2}}{2a} \]
(ⅱ) $\tokeiichi$の結果を用いて, \[ \frac{2\pi (a-r)(a+r) \sqrt{r^2-a^2}}{3}<V(a)-2\pi^2ar^2<\frac{2\pi (a-r)(a-2r) \sqrt{r^2-a^2}}{3} \] が成り立つことを示せ.
(1) $a \geqq r$のとき,$V(a)$を求めよ.
(2) $0<a<r$とする.
(ⅰ) $\displaystyle 0<\theta<\frac{\pi}{2}$のとき,$\sin \theta<\theta<\tan \theta$が成り立つ.このことを用いて,次の不等式が成り立つことを示せ. \[ \frac{(r+a) \sqrt{r^2-a^2}}{2}<\int_0^{\sqrt{r^2-a^2}} \sqrt{r^2-x^2} \, dx<\frac{(r^2+a^2) \sqrt{r^2-a^2}}{2a} \]
(ⅱ) $\tokeiichi$の結果を用いて, \[ \frac{2\pi (a-r)(a+r) \sqrt{r^2-a^2}}{3}<V(a)-2\pi^2ar^2<\frac{2\pi (a-r)(a-2r) \sqrt{r^2-a^2}}{3} \] が成り立つことを示せ.
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