Консультация № 199010
10.07.2020, 17:56
0.00 руб.
0 5 1
Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

Найти объем тела, ограниченного поверхностями V: x^2 + y^2 = 9x; x^2 + y^2 + z^2 = 81

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
13.07.2020, 09:19
общий
Адресаты:
Очередь дошла до Вашей Консультации, но я не знаю, нужна ли Вам ещё помощь, или Вы уже решили свою задачу за прошедшие 2 суток?
Многие просители обычно находят Решение в рунете за сутки и молча забывают про свою Консультацию, а эксперты Портала rfpro.ru решают уже ненужные задачи вдогонку ушедшим, тратят время вместо того, чтобы помочь ожидающим.
давно
Посетитель
402762
37
13.07.2020, 12:56
общий
Адресаты:
Добрый день.Решения ещё не нашёл.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
15.07.2020, 10:39
общий
Прошу продить Консультацию на 2 суток. Я уже решил эту задачу, но после вчерашнего урагана упавшие деревья порвали ЛЭП, много домов и в тч БазоваяСтанция сотовой комании Билайн без электро-энергии. Билайн кое-как поддерживает голосовые услуги, а интернет-поток снизил до 2G-режима. Тяжёлый сервер rfpro.ru вопреки здравому смыслу загружает в браузер перво-очерёдно Б число сильно-мешающих JavaScript . Приходится десятки минут ждать загруз полезного текст-контента. Отправить Ответ пока не удаётся.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
16.07.2020, 15:29
общий
это ответ
Здравствуйте, naks1mok!
Условие : Даны 2 поверхности: x2 + y2 = 9x ; x2 + y2 + z2 = 81
Вычислить объём V тела, ограниченного заданными поверхностями.

Решение: В школе мы проходили Уравнение окружности: x2 + y2 = R2 , где R - радиус окружности. Развиваем тему окружности до шара. Заданная нам 2я поверхность с уравнением
x2 + y2 + z2 = 81 = 92 = R2 - это поверхность объёмной сферы радиусом R = 9 единиц, и с центром в начале координат OXYZ .

В уравнении первой поверхности x2 + y2 = 9x координата Z отсутствует. Значит, эта первая поверхность есть цилиндр бесконечной высоты вдоль оси OZ , а его проекция на плоскость XOY описывается уравнением:
x2 - 9·x + y2 = 0
Выделим из неё полный квадрат:
(x2 - 2·4.5x + 4.52) + y2 = 4.52
Мы получили окружность (x - 4.5)2 + y2 = 4.52 радиусом r = 4.5 с центром в точке X0 = 4.5 , Y0 = 0 .

Чтобы представить тело, ограниченное 2мя поверхностями, надо вычислить границы между заданными поверхностями.
Я начертил 2 проекции тела: горизонтальную (верхний рисунок) и вертикальную (нижний рисунок) в программе Маткад ссылка). Чертёж прилагаю.

На состыкованных проекциях видно, что искомое тело - это правая по рисунку половина шара, из которого вертикальная труба-цилиндр вырезала круг в плоскости XOY (z=0) .
Тело простирается по высоте от точки Z1 (0 , 0, -R) до точки Z2 (0 , 0, R) .
На высоте -R < z < 0 или 0 < z < R горизонтальное сечение тела ограничено двумя окружностями разных радиусов r и R .
Искомый объём V тела вычислим интегрированием площади S(z) горизонтального сечения с элементарной толщиной dz на интервале -R < z < R .

Но сначала рассмотрим горизонтальное сечение на некоторой высоте zi с текущей вертикал-координатой z .
Вычислим аналитически пограничные точки - границы заданных поверхностей x2 + y2 = 9x и x2 + y2 + z2 = 81 .
Для этого подставим сумму квадратов цилиндра x2 + y2 = 9x в уравнение сферы x2 + y2 + z2 = 81 :
Получим : 9·x + z2 = 81
Пограничная x-координата : x = 9 - z2/9
Формулы вычисления площадей и объёма показаны на Маткад-скриншоте. Там же выполнена упрощённая проверка решения.
Ответ: объем тела, ограниченного 2мя поверхностями, равен 879 ед3.

Решение похожей задачи есть в учебно-методической статье "Тройные интегралы. Вычисление объёма тела" Ссылка \ Пример11 . Однако в Вашей задаче присутствует затрудняющая особенность: НЕсовпадение центров тел вращения.
Если у Вас останутся вопросы, задавайте их в минифоруме Вашей Консультации.
5
давно
Посетитель
402762
37
20.07.2020, 08:06
общий
Адресаты:
Большое спасибо!
Форма ответа