문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 적분의 활용

밀도·질량과 질량중심

밀도를 적분해 질량을 구하고, 모멘트로 질량중심(무게중심)을 찾는다

유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

10문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 1권 · 6.6절 · 27번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 파푸스의 정리를 이용하여 도형의 부피를 구하세요.

x=0x=0 에서 x=1x=1 까지 y=mxy=mx 를 xx축을 중심으로 회전시킨 도형

영어 원문 보기

For the following exercises, use the theorem of Pappus to determine the volume of the shape.

Rotating y=mxy=mx around the xx-axis between x=0x=0 and x=1x=1

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 2.3절 · 6번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
2.OpenStax 1권 · 6.6절 · 28번대학 수준우리말 번역

다음 연습문제에서 파푸스의 정리를 이용하여 도형의 부피를 구하세요.

x=0x=0 에서 x=1x=1 까지 y=mxy=mx 를 yy축을 중심으로 회전시킨 도형

영어 원문 보기

For the following exercises, use the theorem of Pappus to determine the volume of the shape.

Rotating y=mxy=mx around the yy-axis between x=0x=0 and x=1x=1

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

2mπ3\frac{2m\pi }{3}

원본 교재 풀이(영어)

2mπ3\frac{2m\pi }{3}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.6절 · 40번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.OpenStax 1권 · 6.6절 · 29번대학 수준우리말 번역

꼭짓점이 (0,0),(0,0), (a,0),(a,0), (0,b)(0,b) 인 삼각형을 yy축을 중심으로 회전시켜 만든 일반적인 원뿔. 여러분의 답은 원뿔의 부피와 일치하나요?

영어 원문 보기

A general cone created by rotating a triangle with vertices (0,0),(0,0), (a,0),(a,0), and (0,b)(0,b) around the yy-axis. Does your answer agree with the volume of a cone?

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.6절 · 38번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.OpenStax 1권 · 6.6절 · 30번대학 수준우리말 번역

꼭짓점이 (0,0),(0,0), (a,0),(0,b)(a,0),(0,b), 그리고 (a,b)(a,b) 인 직사각형을 yy축을 중심으로 회전시켜 만든 일반적인 원기둥. 여러분의 답은 원기둥의 부피와 일치하나요?

영어 원문 보기

A general cylinder created by rotating a rectangle with vertices (0,0),(0,0), (a,0),(0,b),(a,0),(0,b), and (a,b)(a,b) around the yy-axis. Does your answer agree with the volume of a cylinder?

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

πa2b\pi {a}^{2}b

원본 교재 풀이(영어)

πa2b\pi {a}^{2}b

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.6절 · 20번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
5.OpenStax 1권 · 6.6절 · 31번대학 수준우리말 번역

반지름이 aa 인 반원을 yy축을 중심으로 회전시켜 만든 구. 답은 구의 부피와 일치하나요?

영어 원문 보기

A sphere created by rotating a semicircle with radius aa around the yy-axis. Does your answer agree with the volume of a sphere?

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.6절 · 26번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
6.OpenStax 1권 · 6.6절 · 37번대학 수준우리말 번역

a>ba>b 일 때, y=xay={x}^{a} 과 y=xby={x}^{b} 사이의 얇은 조각 영역에서 일반화된 질량중심을 구하세요. 그런 다음 파푸스 정리를 이용하여 이 영역을 y축을 중심으로 회전시킬 때 생기는 회전체의 부피를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the generalized center of mass in the sliver between y=xay={x}^{a} and y=xby={x}^{b} with a>b.a>b. Then, use the Pappus theorem to find the volume of the solid generated when revolving around the y-axis.

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한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.6절 · 22번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
7.OpenStax 1권 · 6.6절 · 38번대학 수준우리말 번역

y=a2−x2,y={a}^{2}-{x}^{2}, x=0,x=0, y=0y=0 으로 둘러싸인 영역에서 일반화된 질량중심을 구하세요. 그런 다음 파푸스 정리를 이용하여 이 영역을 y축을 중심으로 회전시킬 때 생기는 회전체의 부피를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the generalized center of mass between y=a2−x2,y={a}^{2}-{x}^{2}, x=0,x=0, and y=0.y=0. Then, use the Pappus theorem to find the volume of the solid generated when revolving around the y-axis.

정답·풀이 보기

질량중심: (3a8,2a25)\left(\frac{3a}{8},\frac{2{a}^{2}}{5}\right), 부피: πa42\frac{\pi {a}^{4}}{2}

원본 교재 풀이(영어)

Center of mass: (3a8,2a25),\left(\frac{3a}{8},\frac{2{a}^{2}}{5}\right), volume: πa42\frac{\pi {a}^{4}}{2}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.6절 · 16번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
8.OpenStax 1권 · 6.6절 · 39번대학 수준우리말 번역

y=b sin⁡(ax),y=b\,\sin (ax), x=0,x=0, x=πax=\frac{\pi }{a} 사이의 일반화된 질량 중심을 구하세요. 그런 다음 파푸스의 정리를 이용하여 이 영역을 y축을 중심으로 회전시킬 때 생기는 입체의 부피를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the generalized center of mass between y=b sin⁡(ax),y=b\,\sin (ax), x=0,x=0, and x=πa.x=\frac{\pi }{a}. Then, use the Pappus theorem to find the volume of the solid generated when revolving around the y-axis.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.6절 · 10번
OpenStax Calculus Volume 1 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
9.CLP-2 · 2.3절 · 26번대학 수준우리말 번역

(a) y=exy = e^x, x=0x = 0, x=1x = 1, y=−1y = -1 로 둘러싸인 영역의 무게중심의 yy 좌표를 구하세요.

(b) (a)의 영역을 직선 y=−1y = -1 을 축으로 회전시켜 생기는 회전체의 부피를 구하세요.

영어 원문 보기

(a) Find the yy–coordinate of the centroid of the region bounded by y=exy = e^x, x=0x = 0, x=1x = 1, and y=−1y = -1.

(b) Calculate the volume of the solid generated by rotating the region from part (a) about the line y=−1y = -1.

정답·풀이 보기

(a) 다음은 주어진 영역의 그림이며, 이 영역을 RR 라 하자.

그림

RR 의 위쪽 경계는 방정식 y=T(x)=exy=T(x)=e^x 이고, 아래쪽 경계는 방정식 y=B(x)=−1y=B(x)=-1 이며 xx 는 00 에서 11 까지 변한다. 따라서 세로로 가느다란 띠를 이용하면 RR 의 넓이는 다음과 같다.

A=∫01[T(x)−B(x)] dx=∫01[ex−(−1)] dx=∫01[ex+1] dx=[ex+x]01=e\begin{aligned} A & = \int_0^1 \big[T(x)-B(x)\big]\,\mathrm{d}x = \int_0^1 \big[e^x-(-1)\big]\,\mathrm{d}x = \int_0^1 \big[e^x+1\big]\,\mathrm{d}x = \big[e^x+x\big]_0^1 = e \end{aligned}

그리고

yˉ=12A∫01[T(x)2−B(x)2] dx=12e∫01[e2x−1 ] dx=12e[e2x2−x]01=12e(e22−1−12)=e4−34e\begin{aligned} \bar y &=\frac{1}{2A} \int_0^1 \big[T(x)^2-B(x)^2\big]\,\mathrm{d}x \\ &= \frac{1}{2e}\int_0^1 \big[ e^{2x} - 1\ \big] \,\mathrm{d}x = \frac{1}{2e} \bigg[\frac{e^{2x}}{2} - x \bigg]_0^1 \\ &=\frac{1}{2e} \bigg(\frac{e^2}{2} - 1 - \frac{1}{2} \bigg) = \frac{e}{4} - \frac{3}{4e} \end{aligned}

(b) RR 를 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시킬 때의 부피를 계산하기 위해

  • 위 그림과 같이 폭이 dx\mathrm{d}x 인 가느다란 세로 띠를 이용한다.

  • 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시키면 각 띠는 얇은 원판을 만들어 내며,

  • 이 원판의 반지름은 r=T(x)−B(x)=ex+1r=T(x)-B(x)=e^x+1 이고,

  • 두께는 dx\mathrm{d}x 이며, 따라서

  • 부피는 πr2 dx=π(ex+1)2 dx\pi r^2\,\mathrm{d}x = \pi(e^x+1)^2\,\mathrm{d}x 이다.

  • 가장 왼쪽 띠가 x=0x=0 에 있고 가장 오른쪽 띠가 x=1x=1 에 있으므로, 전체 부피는 다음과 같다.

π∫01(ex+1)2 dx=π∫01(e2x+2ex+1) dx=π[e2x2+2ex+x]01=π[(e22+2e+1)−(12+2+0)]=π(e22+2e−32)\begin{aligned} \pi \int_0^1 (e^x+1)^2\,\mathrm{d}x &=\pi \int_0^1 (e^{2x}+2e^x+1)\,\mathrm{d}x =\pi\bigg[\frac{e^{2x}}{2}+2e^x + x\bigg]_0^1 \\ &=\pi\bigg[\Big(\frac{e^{2}}{2}+2e + 1\Big) -\Big(\frac{1}{2}+2 + 0\Big)\bigg] \\ &=\pi\Big(\frac{e^{2}}{2}+2e -\frac{3}{2}\Big) \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

(a) Here is a sketch of the specified region, which we shall call RR.

figure

The top of RR has equation y=T(x)=exy=T(x)=e^x, the bottom has equation y=B(x)=−1y=B(x)=-1 and xx runs from 00 to 11. So, using vertical strips, we see that RR has area

A=∫01[T(x)−B(x)] dx=∫01[ex−(−1)] dx=∫01[ex+1] dx=[ex+x]01=e\begin{aligned} A & = \int_0^1 \big[T(x)-B(x)\big]\,\mathrm{d}x = \int_0^1 \big[e^x-(-1)\big]\,\mathrm{d}x = \int_0^1 \big[e^x+1\big]\,\mathrm{d}x = \big[e^x+x\big]_0^1 = e \end{aligned}

and

yˉ=12A∫01[T(x)2−B(x)2] dx=12e∫01[e2x−1 ] dx=12e[e2x2−x]01=12e(e22−1−12)=e4−34e\begin{aligned} \bar y &=\frac{1}{2A} \int_0^1 \big[T(x)^2-B(x)^2\big]\,\mathrm{d}x \\ &= \frac{1}{2e}\int_0^1 \big[ e^{2x} - 1\ \big] \,\mathrm{d}x = \frac{1}{2e} \bigg[\frac{e^{2x}}{2} - x \bigg]_0^1 \\ &=\frac{1}{2e} \bigg(\frac{e^2}{2} - 1 - \frac{1}{2} \bigg) = \frac{e}{4} - \frac{3}{4e} \end{aligned}

(b) To compute the volume when RR is rotated about the line y=−1y=-1

  • we use thin vertical strips of width dx\mathrm{d}x as in the figure above.

  • When we rotate about the line y=−1y=-1, each strip sweeps out a thin disk

  • whose radius is r=T(x)−B(x)=ex+1r=T(x)-B(x)=e^x+1 and

  • whose thickness is dx\mathrm{d}x and hence

  • whose volume is πr2 dx=π(ex+1)2 dx\pi r^2\,\mathrm{d}x = \pi(e^x+1)^2\,\mathrm{d}x.

  • As our leftmost strip is at x=0x=0 and our rightmost strip is at x=1x=1, the total volume is

π∫01(ex+1)2 dx=π∫01(e2x+2ex+1) dx=π[e2x2+2ex+x]01=π[(e22+2e+1)−(12+2+0)]=π(e22+2e−32)\begin{aligned} \pi \int_0^1 (e^x+1)^2\,\mathrm{d}x &=\pi \int_0^1 (e^{2x}+2e^x+1)\,\mathrm{d}x =\pi\bigg[\frac{e^{2x}}{2}+2e^x + x\bigg]_0^1 \\ &=\pi\bigg[\Big(\frac{e^{2}}{2}+2e + 1\Big) -\Big(\frac{1}{2}+2 + 0\Big)\bigg] \\ &=\pi\Big(\frac{e^{2}}{2}+2e -\frac{3}{2}\Big) \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 2.3절 · 2번
# 밀도·질량과 질량중심활용도전자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
10.Active Calculus · 6.3절 · 7번대학 수준우리말 번역

곡선 y=f(x)=2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x)y = f(x) = 2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)} 을 생각하세요.

(a) 이 곡선을 창 x=0…30x = 0 \ldots 30, y=0…3y = 0 \ldots 3 에서 (눈금 비율을 고정하여 xx축과 yy축의 단위 길이가 같도록) 그리고, 이를 xx축을 중심으로 회전시켜 회전체를 만드세요. 이 곡선이 야구 방망이의 적절한 모형이 될 수 있는 이유를 설명하세요. (b) xx와 yy를 인치 단위로 측정한다고 하세요. 주어진 곡선을 xx축을 중심으로 회전시켜 만든 야구 방망이의 전체 부피를 구하세요. 답에 단위를 쓰세요. (c) 야구 방망이의 무게 밀도가 일정하고, 그 무게 밀도가 세제곱인치당 0.60.6 온스라고 하세요. (b)에서 구한 부피를 갖는 방망이의 전체 무게를 구하세요. (d) 야구 방망이는 단면의 넓이가 일정하지 않으므로, 방망이를 따라 위치 xx 에 집중된 무게는 위치 xx 에서의 얇은 조각의 부피에 의해 정해짐을 알 수 있다. 함수 ρ(x)=0.6πf(x)2\rho(x) = 0.6 \pi f(x)^2 (여기서 ff 는 문제 처음에 주어진 함수이다)을 x=0x = 0 에서 x=30x = 30 까지 야구 방망이의 무게가 분포하는 방식을 나타내는 무게 밀도 함수로 생각할 수 있는 이유를 설명하세요. (e) 야구 방망이의 질량중심을 계산하세요.

영어 원문 보기

Consider the curve given by y=f(x)=2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x)y = f(x) = 2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)}.

(a) Plot this curve in the window x=0…30x = 0 \ldots 30, y=0…3y = 0 \ldots 3 (with constrained scaling so the units on the xx and yy axis are equal), and use it to generate a solid of revolution about the xx-axis. Explain why this curve could generate a reasonable model of a baseball bat. (b) Let xx and yy be measured in inches. Find the total volume of the baseball bat generated by revolving the given curve about the xx-axis. Include units on your answer. (c) Suppose that the baseball bat has constant weight density, and that the weight density is 0.60.6 ounces per cubic inch. Find the total weight of the bat whose volume you found in (b). (d) Because the baseball bat does not have constant cross-sectional area, we see that the amount of weight concentrated at a location xx along the bat is determined by the volume of a slice at location xx. Explain why we can think about the function ρ(x)=0.6πf(x)2\rho(x) = 0.6 \pi f(x)^2 (where ff is the function given at the start of the problem) as being the weight density function for how the weight of the baseball bat is distributed from x=0x = 0 to x=30x = 30. (e) Compute the center of mass of the baseball bat.

정답·풀이 보기

(a) 이 그래프는 구간 0,30 에서 함수 y = f(x) = 2xe -1.25x + (30-x) e -0.25(30-x) 의 그래프와, 설명된 회전체를 만들기 위해 이 그래프를 x축에 대해 대칭이동한 그래프를 보여 준다. 위에 나타낸 그래프(회전체를 만들기 위해 곡선을 xx축에 대해 대칭이동한 것 포함)는 이 회전체가 야구 방망이의 적절한 근사인 이유를 보여 준다(다만 x=3x = 3 과 x=9x = 9 사이에서는 약간 가늘 수도 있다). (b) 원판법을 사용하여 회전체의 부피를 구한다. 통상적인 방법으로 대표적인 조각의 부피는 V조각≈π(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2△xV_{\text{조각}} \approx \pi (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2 \triangle x 이므로, 정적분을 사용하여 조각들의 부피를 더하면 V=∫030π(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2 dx V = \int_0^{30} \pi (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2 \, dx\, 를 얻는다. 계산 도구로 이 적분을 계산하면 V≈52.0666V \approx 52.0666 세제곱인치이다. (c) 방망이의 (일정한) 무게 밀도가 세제곱인치당 0.60.6 온스이므로, 방망이의 전체 무게는 W≈0.6⋅52.0666=31.23996W \approx 0.6 \cdot 52.0666 = 31.23996 온스이다. (d) 야구 방망이를 수평축에 수직으로 자르면 단면은 얇은 원기둥 모양의 원판이 된다. 주어진 xx 위치에 집중된 무게는 대략 무게 밀도(세제곱인치당 0.60.6 온스)에 조각의 부피를 곱한 값이며, 조각의 부피는 Vtextslice≈πf(x)2V_{text{slice}} \approx \pi f(x)^2 이다. 따라서 방망이를 따라 위치 xx 에 집중된 무게는 ρ(x)=0.6πf(x)2\rho(x) = 0.6 \pi f(x)^2 으로 주어지므로, 이것을 x=0x = 0 에서 x=30x = 30 까지 야구 방망이의 무게가 분포하는 방식을 나타내는 무게 밀도 함수로 볼 수 있다. (e) “질량”이 아닌 “무게”를 다루고 있지만, 무게는 질량과 중력 상수만큼만 차이가 나고 이 상수는 질량중심의 분자와 분모에 모두 들어 있으므로, 통상적인 방법으로 질량중심을 계산할 수 있다. 따라서 표준 공식 x‾=∫030xρ(x) dx∫030ρ(x) dx\overline{x} = \frac{\int_0^{30} x \rho(x) \ dx}{\int_0^{30} \rho(x) \ dx} 을 사용하면 x‾=∫030x⋅0.6π(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2) dx∫0300.6π(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2 dx=∫030x⋅(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2) dx∫030(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2 dx≈384.73516.5733=23.21415 \begin{aligned}\overline{x} &= \frac{\int_0^{30} x \cdot 0.6 \pi (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2) \ dx}{\int_0^{30} 0.6 \pi (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2 \ dx} \\ &= \frac{\int_0^{30} x \cdot (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2) \ dx}{\int_0^{30} (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2 \ dx} \\ &\approx \frac{384.735}{16.5733} = 23.21415\end{aligned}\, 이므로, 질량중심은 방망이 길이의 약 2/3 지점을 조금 넘은 곳에 있다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) This plot shows the function y = f(x) = 2xe -1.25x + (30-x) e -0.25(30-x) on the interval 0,30 and its reflection across the x-axis to form the described solid of revolution. The plot shown above (with the curve reflected across the xx-axis to generate the solid of revolution) shows why this solid of revolution is a reasonable approximation to a baseball bat (if perhaps a bit thin between x=3x = 3 and x=9x = 9. (b) We use the disk method to find the volume of the solid of revolution. In the usual way, the volume of a typical slice is Vslice≈π(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2△xV_{\text{slice}} \approx \pi (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2 \triangle x and thus using a definite integral to sum the volumes of the slices, we get V=∫030π(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2 dx .V = \int_0^{30} \pi (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2 \, dx\,. Using technology to evaluate the integral, we find that V≈52.0666V \approx 52.0666 cubic inches. (c) Given that the bat has (constant) weight density 0.60.6 ounces per cubic inch, it follows that the total weight of the bat is W≈0.6⋅52.0666=31.23996W \approx 0.6 \cdot 52.0666 = 31.23996 ounces. (d) If we slice the baseball bat perpendicular to the horizontal axes, we get thin cylindrical disks as cross-sections. At a given xx-location, the amount of weight concentrated there is approximately the weight density (0.60.6 ounces per cubic inch) times the volume of the slice, which is Vtextslice≈πf(x)2V_{text{slice}} \approx \pi f(x)^2. Thus, we see that the amount of weight concentrated at a location xx along the bat is given by ρ(x)=0.6πf(x)2\rho(x) = 0.6 \pi f(x)^2, which we can therefore view as being the weight density function for how the weight of the baseball bat is distributed from x=0x = 0 to x=30x = 30. (e) Even though we are dealing with “weight” instead of “mass”, we can compute the center of mass in the usual way since weight differs from mass only by the gravitational constant, and this constant is present in both the numerator and denominator of the center of mass. Thus, using the standard formula, x‾=∫030xρ(x) dx∫030ρ(x) dx\overline{x} = \frac{\int_0^{30} x \rho(x) \ dx}{\int_0^{30} \rho(x) \ dx} so x‾=∫030x⋅0.6π(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2) dx∫0300.6π(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2 dx=∫030x⋅(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2) dx∫030(2xe−1.25x+(30−x)e−0.25(30−x))2 dx≈384.73516.5733=23.21415 ,\begin{aligned}\overline{x} &= \frac{\int_0^{30} x \cdot 0.6 \pi (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2) \ dx}{\int_0^{30} 0.6 \pi (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2 \ dx} \\ &= \frac{\int_0^{30} x \cdot (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2) \ dx}{\int_0^{30} (2xe^{-1.25x} + (30-x) e^{-0.25(30-x)})^2 \ dx} \\ &\approx \frac{384.735}{16.5733} = 23.21415\end{aligned}\,, so the center of mass is just over 2/3 along the length of the bat.

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