문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 적분법

입체도형의 부피

단면의 넓이를 적분해 부피를 구한다(원판·와셔로 회전체의 부피 포함)

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

84문제 · 4 / 5쪽

61.APEX · 7.2절 · 6번우리말 번역

연습문제 5~8번에서 좌표평면의 한 영역이 색칠되어 있습니다. 원판/와셔 방법을 이용하여, 이 영역을 xx축을 중심으로 회전시켜 만들어지는 회전체의 부피를 구하세요.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 5–8, a region of the Cartesian plane is shaded. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by revolving the region about the xx-axis.

figure

정답·풀이 보기

175π/3175\pi/3 단위3^3

원본 교재 풀이(영어)

175π/3175\pi/3 units3^3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 7.2절 · 4번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
62.APEX · 7.2절 · 7번우리말 번역

연습문제 5–8에서 좌표평면의 한 영역이 색칠되어 있습니다. 원판/와셔 방법을 이용하여, 이 영역을 xx축을 중심으로 회전시켜 만들어지는 회전체의 부피를 구하세요.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 5–8, a region of the Cartesian plane is shaded. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by revolving the region about the xx-axis.

figure

정답·풀이 보기

π2/4\pi^2/4 단위3^3

원본 교재 풀이(영어)

π2/4\pi^2/4 units3^3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.2절 · 46번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
63.APEX · 7.2절 · 8번우리말 번역

연습문제 5–8에서는 직교좌표평면 위의 어떤 영역이 색칠되어 있습니다. 원판/와셔 방법을 이용하여 이 영역을 xx축을 중심으로 회전시켜 만든 회전체의 부피를 구하세요.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 5–8, a region of the Cartesian plane is shaded. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by revolving the region about the xx-axis.

figure

정답·풀이 보기

π/6\pi/6 단위3^3

원본 교재 풀이(영어)

π/6\pi/6 units3^3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 10번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
64.APEX · 7.2절 · 9번우리말 번역

연습문제 9–12에서 직교좌표평면의 한 영역이 색칠되어 있습니다. 원판/와셔 방법을 사용하여 이 영역을 yy축을 중심으로 회전시켜 만든 회전체의 부피를 구하세요.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–12, a region of the Cartesian plane is shaded. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by revolving the region about the yy-axis.

figure

정답·풀이 보기

9π/29\pi/2 단위3^3

원본 교재 풀이(영어)

9π/29\pi/2 units3^3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 6.2절 · 8번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
65.APEX · 7.2절 · 10번우리말 번역

연습문제 9–12번에서 데카르트 평면의 한 영역이 색칠되어 있습니다. 디스크/와셔 방법을 이용하여, 이 영역을 yy축을 중심으로 회전시켜 얻은 회전체의 부피를 구하세요.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–12, a region of the Cartesian plane is shaded. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by revolving the region about the yy-axis.

figure

정답·풀이 보기

35π/335\pi/3 단위3^3

원본 교재 풀이(영어)

35π/335\pi/3 units3^3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 6번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
66.APEX · 7.2절 · 11번우리말 번역

연습문제 9–12번에서 데카르트 평면의 한 영역이 색칠되어 있습니다. 디스크/와셔 방법을 이용하여, 이 영역을 yy축을 중심으로 회전시켜 얻은 회전체의 부피를 구하세요.

그림

(힌트: 부분적분을 두 번 사용해야 합니다. 먼저 u=arccos⁡2xu = \arccos^2x 로 놓고, 그다음 u=arccos⁡xu=\arccos x 로 놓으세요.)

영어 원문 보기

In Exercises 9–12, a region of the Cartesian plane is shaded. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by revolving the region about the yy-axis.

figure

(Hint: Integration By Parts will be necessary, twice. First let u=arccos⁡2xu = \arccos^2x, then let u=arccos⁡xu=\arccos x.)

정답·풀이 보기

π2−2π\pi^2-2\pi 단위3^3

원본 교재 풀이(영어)

π2−2π\pi^2-2\pi units3^3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.2절 · 52번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
67.APEX · 7.2절 · 12번우리말 번역

연습문제 9–12번에서 데카르트 평면의 한 영역이 색칠되어 있습니다. 디스크/와셔 방법을 이용하여, 이 영역을 yy축을 중심으로 회전시켜 얻은 회전체의 부피를 구하세요.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–12, a region of the Cartesian plane is shaded. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by revolving the region about the yy-axis.

figure

정답·풀이 보기

2π/152\pi/15 단위3^3

원본 교재 풀이(영어)

2π/152\pi/15 units3^3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.2절 · 48번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
68.APEX · 7.2절 · 13번우리말 번역

연습문제 13–18번에서 데카르트 평면의 한 영역이 주어져 있습니다. 디스크/와셔 방법을 이용하여, 이 영역을 주어진 각 축을 중심으로 회전시켜 얻은 회전체의 부피를 구하세요.

다음으로 유계인 영역: y=xy=\sqrt{x}, y=0y=0, x=1x=1.

회전축:

(a) xx축 (b) y=1y=1

(a) yy축 (b) x=1x=1

영어 원문 보기

In Exercises 13–18, a region of the Cartesian plane is described. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by rotating the region about each of the given axes.

Region bounded by: y=xy=\sqrt{x}, y=0y=0 and x=1x=1.

Rotate about:

(a) the xx-axis (b) y=1y=1

(a) the yy-axis (b) x=1x=1

답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
(d)
정답·풀이 보기

(a) π/2\pi/2 (b) 5π/65\pi/6 (c) 4π/54\pi/5 (d) 8π/158\pi/15

원본 교재 풀이(영어)

(a) π/2\pi/2 (b) 5π/65\pi/6 (c) 4π/54\pi/5 (d) 8π/158\pi/15

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 6.2절 · 8번
# 입체도형의 부피활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
69.APEX · 7.2절 · 14번우리말 번역

연습문제 13–18번에서 데카르트 평면의 한 영역이 주어져 있습니다. 디스크/와셔 방법을 이용하여, 이 영역을 주어진 각 축을 중심으로 회전시켜 얻은 회전체의 부피를 구하세요.

다음 두 곡선으로 유계인(둘러싸인) 영역: y=4−x2y=4-x^2, y=0y=0.

회전축:

(a) xx축 (b) y=4y=4

(a) y=−1y=-1 (b) x=2x=2

영어 원문 보기

In Exercises 13–18, a region of the Cartesian plane is described. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by rotating the region about each of the given axes.

Region bounded by: y=4−x2y=4-x^2 and y=0y=0.

Rotate about:

(a) the xx-axis (b) y=4y=4

(a) y=−1y=-1 (b) x=2x=2

답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
(d)
정답·풀이 보기

(a) 512π/15512\pi/15 (b) 256π/5256\pi/5 (c) 832π/15832\pi/15 (d) 128π/3128\pi/3

원본 교재 풀이(영어)

(a) 512π/15512\pi/15 (b) 256π/5256\pi/5 (c) 832π/15832\pi/15 (d) 128π/3128\pi/3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.2절 · 48번
# 입체도형의 부피활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
70.APEX · 7.2절 · 15번우리말 번역

연습문제 13–18에서는 좌표평면 위의 영역이 주어진다. 원판/와셔 방법을 이용하여, 그 영역을 주어진 각 축을 중심으로 회전시켜 만들어지는 회전체의 부피를 구하세요.

꼭짓점이 (1,1)(1,1), (1,2)(1,2), (2,1)(2,1)인 삼각형.

회전축:

(a) xx축 (b) y=2y=2

(a) yy축 (b) x=1x=1

영어 원문 보기

In Exercises 13–18, a region of the Cartesian plane is described. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by rotating the region about each of the given axes.

The triangle with vertices (1,1)(1,1), (1,2)(1,2) and (2,1)(2,1).

Rotate about:

(a) the xx-axis (b) y=2y=2

(a) the yy-axis (b) x=1x=1

답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
(d)
정답·풀이 보기

(a) 4π/34\pi/3 (b) 2π/32\pi/3 (c) 4π/34\pi/3 (d) π/3\pi/3

원본 교재 풀이(영어)

(a) 4π/34\pi/3 (b) 2π/32\pi/3 (c) 4π/34\pi/3 (d) π/3\pi/3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.2절 · 6번
# 입체도형의 부피활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
71.APEX · 7.2절 · 16번우리말 번역

연습문제 13–18에서는 좌표평면 위의 영역이 주어진다. 원판/와셔 방법을 이용하여, 그 영역을 주어진 각 축을 중심으로 회전시켜 만들어지는 회전체의 부피를 구하세요.

y=x2−2x+2y=x^2-2x+2 와 y=2x−1y=2x-1 로 유계인 영역.

회전축:

(a) xx축 (b) y=1y=1

(a) y=5y=5

영어 원문 보기

In Exercises 13–18, a region of the Cartesian plane is described. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by rotating the region about each of the given axes.

Region bounded by y=x2−2x+2y=x^2-2x+2 and y=2x−1y=2x-1.

Rotate about:

(a) the xx-axis (b) y=1y=1

(a) y=5y=5

답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
정답·풀이 보기

(a) 104π/15104\pi/15 (b) 64π/1564\pi/15 (c) 32π/532\pi/5

원본 교재 풀이(영어)

(a) 104π/15104\pi/15 (b) 64π/1564\pi/15 (c) 32π/532\pi/5

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.2절 · 34번
# 입체도형의 부피활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
72.APEX · 7.2절 · 17번우리말 번역

연습문제 13–18에서는 좌표평면 위의 영역이 주어진다. 원판/와셔 방법을 이용하여, 그 영역을 주어진 각 축을 중심으로 회전시켜 만들어지는 회전체의 부피를 구하세요.

y=1/x2+1y=1/\sqrt{x^2+1}, x=−1x=-1, x=1x=1 및 xx축으로 유계인 영역.

회전축:

(a) xx축 (b) y=1y=1

(a) y=−1y=-1

영어 원문 보기

In Exercises 13–18, a region of the Cartesian plane is described. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by rotating the region about each of the given axes.

Region bounded by y=1/x2+1y=1/\sqrt{x^2+1}, x=−1x=-1, x=1x=1 and the xx-axis.

Rotate about:

(a) the xx-axis (b) y=1y=1

(a) y=−1y=-1

정답·풀이 보기

(a) π2/2\pi^2/2 (b) π2/2−4πsinh⁡−1(1)\pi^2/2-4\pi\sinh^{-1} (1) (c) π2/2+4πsinh⁡−1(1)\pi^2/2+4\pi\sinh^{-1} (1)

원본 교재 풀이(영어)

(a) π2/2\pi^2/2 (b) π2/2−4πsinh⁡−1(1)\pi^2/2-4\pi\sinh^{-1} (1) (c) π2/2+4πsinh⁡−1(1)\pi^2/2+4\pi\sinh^{-1} (1)

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 6.2절 · 7번
# 입체도형의 부피활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
73.APEX · 7.2절 · 18번우리말 번역

연습문제 13–18에서는 좌표평면 위의 영역이 주어진다. 원판/와셔 방법을 이용하여, 그 영역을 주어진 각 축을 중심으로 회전시켜 만들어지는 회전체의 부피를 구하세요.

y=2xy=2x, y=xy=x, x=2x=2 로 유계인 영역.

회전축:

(a) xx축 (b) y=4y=4

(a) yy축 (b) x=2x=2

영어 원문 보기

In Exercises 13–18, a region of the Cartesian plane is described. Use the Disk/Washer Method to find the volume of the solid of revolution formed by rotating the region about each of the given axes.

Region bounded by y=2xy=2x, y=xy=x and x=2x=2.

Rotate about:

(a) the xx-axis (b) y=4y=4

(a) the yy-axis (b) x=2x=2

답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
(d)
정답·풀이 보기

(a) 8π8\pi (b) 8π8\pi (c) 16π/316\pi/3 (d) 8π/38\pi/3

원본 교재 풀이(영어)

(a) 8π8\pi (b) 8π8\pi (c) 16π/316\pi/3 (d) 8π/38\pi/3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.2절 · 32번
# 입체도형의 부피활용자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
74.CLP-2 · 1.6절 · 2번우리말 번역

두 도예가가 높이가 hh 단위인 점토 덩어리와 똑같은 정사각형 쿠키 커터를 가지고 시작한다. 이들은 정사각형 쿠키 커터를 점토 위에서 곧바로 눌러 내려, 단면이 쿠키 커터와 같은 정사각형인 기둥을 만든다. 도예가 A는 점토 덩어리가 탁자 위에 가만히 놓여 있는 상태에서 쿠키 커터를 눌러 내리고, 도예가 B는 점토 덩어리가 물레 위에서 회전하는 상태에서 쿠키 커터를 눌러 내리므로 기둥이 비틀려 보인다. 어느 기둥의 부피가 더 큰가?

그림

그림

영어 원문 보기

Two potters start with a block of clay hh units tall, and identical square cookie cutters. They form columns by pushing the square cookie cutter straight down over the clay, so that its cross-section is the same square as the cookie cutter. Potter A pushes their cookie cutter down while their clay block is sitting motionless on a table; Potter B pushes their cookie cutter down while their clay block is rotating on a potter's wheel, so their column looks twisted. Which column has greater volume?

figure

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정답·풀이 보기

두 기둥의 부피는 같다. 기둥을 수평 단면으로 잘게 나누어 보면 알 수 있다. 각 단면의 넓이는 쿠키 커터의 넓이 AA 와 같고 높이는 dy\mathrm{d}y 이다. 그러면 두 경우 모두 기둥의 부피는 ∫0hA dy=hA 세제곱단위\int_{0}^h A~\mathrm{d}y = hA \text{ 세제곱단위} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

The columns have the same volume. We can see this by chopping up the columns into horizontal cross-sections. Each cross-section has the same area as the cookie cutter, AA, and height dy\mathrm{d}y. Then in both cases, the volume of the column is ∫0hA dy=hA cubic units\int_{0}^h A~\mathrm{d}y = hA \text{ cubic units}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 3번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
75.CLP-2 · 1.6절 · 3번우리말 번역

RR 를 아래 그림에 나타낸 y=f(x)y=f(x) 의 그래프로 위쪽이 막히고 xx축으로 아래쪽이 막힌, x=0x=0 에서 x=6x=6 까지의 영역이라고 하자. RR 를 yy축을 중심으로 회전시켜 만들어지는 와셔(워셔 모양의 속이 빈 원판)들을 그리세요. 스케치에 모든 반지름을 yy 에 대한 식으로 표시하고, 두께도 표시하세요.

그림

영어 원문 보기

Let RR be the region bounded above by the graph of y=f(x)y=f(x) shown below and bounded below by the xx-axis, from x=0x=0 to x=6x=6. Sketch the washers that are formed by rotating RR about the yy-axis. In your sketch, label all the radii in terms of yy, and label the thickness.

figure

정답·풀이 보기

f(x)f(x) 는 구간별로 정의된 일차함수이므로 그래프에서 각 구간의 식을 구할 수 있다. 반지름은 xx의 값으로 정해지므로, 아래에서는 xx의 값을 yy 에 대한 함수로 나타낸다.

그림

그림의 영역을 yy축을 중심으로 회전시킨다고 생각하면 두 종류의 와셔가 만들어진다. y<1y<1 일 때는 중심이 같은 두 개의 고리, 즉 "이중 와셔"가 생기고, y>1y>1 일 때는 고리가 하나 생긴다.

  • 1<y≤6\mathbf{1<y \le 6} 일 때의 와셔: y>1y>1 이면 와셔의 안쪽 반지름은 2+23y2+\frac{2}{3}y, 바깥쪽 반지름은 6−23y6-\frac{2}{3}y, 높이는 dy\mathrm{d}y 이다.

그림

  • 0≤y<1\mathbf{0\le y <1} 일 때의 와셔: 0≤y<10 \le y < 1 이면 함수의 두 "봉우리"에 대응하는, 중심이 같은 두 개의 고리, 즉 "이중 와셔"가 생긴다. 안쪽 와셔의 안쪽 반지름은 r1=yr_1=y, 바깥쪽 반지름은 R1=2−yR_1=2-y 이다. 바깥쪽 와셔의 안쪽 반지름은 r2=2+23yr_2=2+\frac{2}{3}y, 바깥쪽 반지름은 R2=6−23yR_2=6-\frac{2}{3}y 이다. 와셔의 두께는 dy\mathrm{d}y 이다.

그림

원본 교재 풀이(영어)

Notice f(x)f(x) is a piecewise linear function, so we can find explicit equations for each of its pieces from the graph. The radii will be determined by the xx-values, so below we give the xx-values as functions of yy.

figure

If we imagine rotating the region from the picture about the yy-axis, there will be two kinds of washers formed: when y<1y<1, we have a “double washer," two concentric rings. When y>1y>1, we have a single ring.

  • Washers when 1<y≤6\mathbf{1<y \le 6}: If y>1y>1, then our washer has inner radius 2+23y2+\frac{2}{3}y, outer radius 6−23y6-\frac{2}{3}y, and height dy\mathrm{d}y.

figure

  • Washers when 0≤y<1\mathbf{0\le y <1}: When 0≤y<10 \le y < 1, we have a “double washer," two concentric rings corresponding to the two “humps" in the function. The inner washer has inner radius r1=yr_1=y and outer radius R1=2−yR_1=2-y. The outer washer has inner radius r2=2+23yr_2=2+\frac{2}{3}y and outer radius R2=6−23yR_2=6-\frac{2}{3}y. The thickness of the washers is dy\mathrm{d}y.

figure

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 13번
# 입체도형의 부피그래프·표 해석기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
76.CLP-2 · 1.6절 · 5번우리말 번역

다음 양을 나타내는 정적분을 쓰세요. 정적분의 값을 직접 계산하지 마세요.

(a) 곡선 y=1−x2y=1-x^2 과 y=4−4x2y=4-4x^2 으로 유계된 유한한 평면 영역을 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시켜 얻은 입체의 부피. (b) 곡선 y=x2−1y=x^2-1 과 직선 y=0y=0 으로 유계된 유한한 평면 영역을 직선 x=5x=5 를 축으로 회전시켜 얻은 입체의 부피.

영어 원문 보기

Write down definite integrals that represent the following quantities. Do not evaluate the integrals explicitly.

(a) The volume of the solid obtained by rotating the finite plane region bounded by the curves y=1−x2y=1-x^2 and y=4−4x2y=4-4x^2 about the line y=−1y=-1. (b) The volume of the solid obtained by rotating the finite plane region bounded by the curve y=x2−1y=x^2-1 and the line y=0y=0 about the line x=5x=5.

정답·풀이 보기

(a) 두 곡선은 (1,0)(1,0) 과 (−1,0)(-1,0) 에서 만난다. 그림

그림

과 같은 띠를 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시키면 다음과 같은 얇은 와셔(구멍 뚫린 원판)가 만들어진다.

  • 안쪽 반지름은 (1−x2)−(−1)=2−x2(1-x^2)-(-1)=2-x^2,
  • 바깥쪽 반지름은 (4−4x2)−(−1)=5−4x2(4-4x^2)-(-1)=5-4x^2,
  • 두께는 dx\mathrm{d}x 이다. 따라서
  • 단면의 넓이는 π[(5−4x2)2−(2−x2)2]\pi\big[{(5-4x^2)}^2-{(2-x^2)}^2\big] 이고
  • 부피는 π[(5−4x2)2−(2−x2)2] dx\pi\big[{(5-4x^2)}^2-({2-x^2)}^2\big]\,\mathrm{d}x 이다.

그러므로 입체의 부피는 다음과 같다.

∫−11π[(5−4x2)2−(2−x2)2] dx\begin{aligned} \int_{-1}^{1}\pi\big[{(5-4x^2)}^2-{(2-x^2)}^2\big]\,\mathrm{d}x \end{aligned}

(b) 곡선 y=x2−1y=x^2-1 은 y=0y=0 과 (1,0)(1,0), (−1,0)(-1,0) 에서 만난다.

그림

가로 방향 와셔를 이용한다.

  • 위 그림처럼 높이가 dy\mathrm{d}y 인 얇은 가로 띠를 이용한다.

  • 직선 x=5x=5 를 축으로 회전시키면 각 띠는 얇은 와셔를 만든다.

  • 안쪽 반지름은 rin=5−y+1r_{in}=5-\sqrt{y+1} 이고,

  • 바깥쪽 반지름은 rout=5−(−y+1)=5+y+1r_{out}= 5-(-\sqrt{y+1})=5+\sqrt{y+1} 이며,

  • 두께는 dy\mathrm{d}y 이므로

  • 부피는 π(rout2−rin2) dy=π[(5+y+1)2−(5−y+1)2] dy\pi(r_{out}^2 - r_{in}^2)\,\mathrm{d}y = \pi\big[\big(5+\sqrt{y+1}\big)^2-\big(5-\sqrt{y+1}\big)^2\big]\,\mathrm{d}y 이다.

  • 가장 위쪽 띠는 y=0y=0 에 있고 가장 아래쪽 띠는 (x=0x=0 일 때) y=−1y=-1 에 있으므로, 전체 부피는 다음과 같다.

∫−10π[(5+y+1)2−(5−y+1)2] dy\begin{aligned} \int _{-1}^0 \pi\left[\big(5+\sqrt{y+1}\big)^2-\big(5-\sqrt{y+1}\big)^2\right]\,\mathrm{d}y \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

(a) The curves intersect at (1,0)(1,0) and (−1,0)(-1,0). When the strip shown in the figure

figure

is rotated about the line y=−1y=-1, it forms a thin washer with:

  • inner radius (1−x2)−(−1)=2−x2(1-x^2)-(-1)=2-x^2,
  • outer radius (4−4x2)−(−1)=5−4x2(4-4x^2)-(-1)=5-4x^2 and
  • thickness dx\mathrm{d}x ; so, it has
  • cross sectional area π[(5−4x2)2−(2−x2)2]\pi\big[{(5-4x^2)}^2-{(2-x^2)}^2\big] and
  • volume π[(5−4x2)2−(2−x2)2] dx\pi\big[{(5-4x^2)}^2-({2-x^2)}^2\big]\,\mathrm{d}x.

So the volume of the solid is

∫−11π[(5−4x2)2−(2−x2)2] dx\begin{aligned} \int_{-1}^{1}\pi\big[{(5-4x^2)}^2-{(2-x^2)}^2\big]\,\mathrm{d}x \end{aligned}

(b) The curve y=x2−1y=x^2-1 intersects y=0y=0 at (1,0)(1,0) and (−1,0)(-1,0).

figure

We'll use horizontal washers.

  • We use thin horizontal strips of height dy\mathrm{d}y as in the figure above.

  • When we rotate about the line x=5x=5, each strip sweeps out a thin washer

  • whose inner radius is rin=5−y+1r_{in}=5-\sqrt{y+1}, and

  • whose outer radius is rout=5−(−y+1)=5+y+1r_{out}= 5-(-\sqrt{y+1})=5+\sqrt{y+1} and

  • whose thickness is dy\mathrm{d}y and hence

  • whose volume is π(rout2−rin2) dy=π[(5+y+1)2−(5−y+1)2] dy\pi(r_{out}^2 - r_{in}^2)\,\mathrm{d}y = \pi\big[\big(5+\sqrt{y+1}\big)^2-\big(5-\sqrt{y+1}\big)^2\big]\,\mathrm{d}y

  • As our topmost strip is at y=0y=0 and our bottommost strip is at y=−1y=-1 (when x=0x=0), the total volume is

∫−10π[(5+y+1)2−(5−y+1)2] dy\begin{aligned} \int _{-1}^0 \pi\left[\big(5+\sqrt{y+1}\big)^2-\big(5-\sqrt{y+1}\big)^2\right]\,\mathrm{d}y \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 6번
# 입체도형의 부피활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
77.CLP-2 · 1.6절 · 6번우리말 번역

곡선 y=x2y=x^2 과 y=8−x2y=8-x^2 사이의 영역을 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시켜 얻은 입체의 부피를 나타내는 정적분을 쓰세요. 정적분의 값을 직접 계산하지 마세요.

영어 원문 보기

Write down a definite integral that represents the volume of the solid obtained by rotating around the line y=−1y=-1 the region between the curves y=x2y=x^2 and y=8−x2y=8-x^2. Do not evaluate the integrals explicitly.

정답·풀이 보기

두 곡선은 (−2,4)(-2,4) 와 (2,4)(2,4) 에서 만난다. 그림

그림

과 같은 띠를 직선 y=−1y=-1 을 축으로 회전시키면 다음과 같은 얇은 와셔(구멍 뚫린 원판)가 만들어진다.

  • 안쪽 반지름은 x2+1x^2+1,
  • 바깥쪽 반지름은 9−x29-x^2,
  • 두께는 dx\mathrm{d}x 이므로
  • 단면의 넓이는 π[(9−x2)2−(x2+1)2]\pi\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big] 이고
  • 부피는 π[(9−x2)2−(x2+1)2] dx\pi\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big]\,\mathrm{d}x 이다.

그러므로 입체의 부피는 다음과 같다.

π∫−22[(9−x2)2−(x2+1)2] dx\begin{aligned} \pi\int_{-2}^{2}\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

The curves intersect at (−2,4)(-2,4) and (2,4)(2,4). When the strip shown in the figure

figure

is rotated about the line y=−1y=-1, it forms a thin washer (punctured disc) of

  • inner radius x2+1x^2+1,
  • outer radius 9−x29-x^2 and
  • thickness dx\mathrm{d}x and hence of
  • cross sectional area π[(9−x2)2−(x2+1)2]\pi\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big] and
  • volume π[(9−x2)2−(x2+1)2] dx\pi\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big]\,\mathrm{d}x.

So the volume of the solid is

π∫−22[(9−x2)2−(x2+1)2] dx\begin{aligned} \pi\int_{-2}^{2}\big[{(9-x^2)}^2-{(x^2+1)}^2\big]\ \mathrm{d}x \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 17번
# 입체도형의 부피활용기본자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
78.CLP-2 · 1.6절 · 9번우리말 번역

y=1/xy = 1/x 와 3x+3y=103x + 3y = 10 에 의해 유계인 유한한 영역을 xx축을 중심으로 회전시켜 생기는 입체의 부피를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the volume of the solid generated by rotating the finite region bounded by y=1/xy = 1/x and 3x+3y=103x + 3y = 10 about the xx–axis.

정답·풀이 보기

곡선 y=1/xy=1/x 와 3x+3y=103x+3y=10, 즉 y=103−xy =\frac{10}{3}-x 는 다음과 같을 때 만난다.

1x=103−x  ⟺  3=10x−3x2  ⟺  3x2−10x+3=0  ⟺  (3x−1)(x−3)=0  ⟺  x=3 , 13\begin{aligned} \frac{1}{x} = \frac{10}{3}-x &\iff 3 = 10x-3x^2 \iff 3x^2-10x+3=0 \\ &\iff(3x-1)(x-3)=0 \\ &\iff x=3\,,\,\frac{1}{3} \end{aligned}

그림

이 영역을 xx축을 중심으로 회전시키면, 위 그림의 수직 띠는 두께가 dx\mathrm{d}x 이고 바깥쪽 반지름이 T(x)=103−xT(x)=\frac{10}{3}-x, 안쪽 반지름이 B(x)=1xB(x)=\frac{1}{x} 인 와셔(워셔) 모양을 만든다. 이 와셔의 부피는

π(T(x)2−B(x)2) dx=π(1009−203x+x2−1x2) dx\pi\big(T(x)^2- B(x)^2\big)\,\mathrm{d}x = \pi\Big(\frac{100}{9}-\frac{20}{3}x+x^2-\frac{1}{x^2}\Big)\,\mathrm{d}x

이다. 따라서 입체의 부피는

π∫1/33(1009−203x+x2−1x2) dx=π[100x9−103x2+13x3+1x]1/33=π[383−51434]=π51281\begin{aligned} \pi\int_{1/3}^3\Big(\frac{100}{9}-\frac{20}{3}x+x^2-\frac{1}{x^2}\Big)\,\mathrm{d}x &=\pi\Big[\frac{100x}{9}-\frac{10}{3}x^2+\frac{1}{3}x^3 +\frac{1}{x}\Big]_{1/3}^3 \\ &=\pi\Big[\frac{38}{3}-\frac{514}{3^4}\Big] = \pi\frac{512}{81} \end{aligned}

이다.

원본 교재 풀이(영어)

The curves y=1/xy=1/x and 3x+3y=103x+3y=10, i.e. y=103−xy =\frac{10}{3}-x intersect when

1x=103−x  ⟺  3=10x−3x2  ⟺  3x2−10x+3=0  ⟺  (3x−1)(x−3)=0  ⟺  x=3 , 13\begin{aligned} \frac{1}{x} = \frac{10}{3}-x &\iff 3 = 10x-3x^2 \iff 3x^2-10x+3=0 \\ &\iff(3x-1)(x-3)=0 \\ &\iff x=3\,,\,\frac{1}{3} \end{aligned}

enterline figure

When the region is rotated about the xx–axis, the vertical strip in the figure above sweeps out a washer with thickness dx\mathrm{d}x, outer radius T(x)=103−xT(x)=\frac{10}{3}-x and inner radius B(x)=1xB(x)=\frac{1}{x}. This washer has volume

π(T(x)2−B(x)2) dx=π(1009−203x+x2−1x2) dx\pi\big(T(x)^2- B(x)^2\big)\,\mathrm{d}x = \pi\Big(\frac{100}{9}-\frac{20}{3}x+x^2-\frac{1}{x^2}\Big)\,\mathrm{d}x

Hence the volume of the solid is

π∫1/33(1009−203x+x2−1x2) dx=π[100x9−103x2+13x3+1x]1/33=π[383−51434]=π51281\begin{aligned} \pi\int_{1/3}^3\Big(\frac{100}{9}-\frac{20}{3}x+x^2-\frac{1}{x^2}\Big)\,\mathrm{d}x &=\pi\Big[\frac{100x}{9}-\frac{10}{3}x^2+\frac{1}{3}x^3 +\frac{1}{x}\Big]_{1/3}^3 \\ &=\pi\Big[\frac{38}{3}-\frac{514}{3^4}\Big] = \pi\frac{512}{81} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기Active Calculus · 6.2절 · 8번
# 입체도형의 부피활용보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
79.CLP-2 · 1.6절 · 10번우리말 번역

RR 을 원 x2+(y−2)2=1x^2 + (y-2)^2=1 의 내부 영역이라 하자. SS 를 RR 을 xx축을 중심으로 회전시켜 얻은 입체라 하자.

(a) SS 의 부피를 나타내는 적분을 쓰세요. (b) (a)에서 쓴 적분의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Let RR be the region inside the circle x2+(y−2)2=1x^2 + (y-2)^2=1. Let SS be the solid obtained by rotating RR about the xx-axis.

(a) Write down an integral representing the volume of SS. (b) Evaluate the integral you wrote down in part (a).

정답·풀이 보기

(a) 원의 위쪽 부분과 아래쪽 부분의 방정식은 각각 y=T(x)=2+1−x2y=T(x)=2+\sqrt{1-x^2} 와 y=B(x)=2−1−x2y=B(x) = 2-\sqrt{1-x^2} 이다.

그림

RR 을 xx축을 중심으로 회전시키면, 위 그림에서 RR 의 세로 띠는 두께가 dx\mathrm{d}x 이고 바깥쪽 반지름이 T(x)T(x), 안쪽 반지름이 B(x)B(x) 인 와셔(가운데가 뚫린 원판) 모양을 만든다. 이 와셔의 부피는

π(T(x)2−B(x)2) dx=π(T(x)+B(x))(T(x)−B(x)) dx=π×4×21−x2 dx\pi\big(T(x)^2- B(x)^2\big)\,\mathrm{d}x = \pi\big(T(x)+ B(x)\big)\big(T(x)- B(x)\big)\,\mathrm{d}x = \pi\times 4\times 2\sqrt{1-x^2}\,\mathrm{d}x

이다.

따라서 입체의 부피는

8π∫−111−x2 dx8\pi\int_{-1}^1\sqrt{1-x^2}\,\mathrm{d}x

이다.

(b) y=1−x2y=\sqrt{1-x^2} 은 x2+y2=1x^2+y^2=1, y≥0y\ge 0 과 같으므로, 이 적분은 원 x2+y2=1x^2+y^2=1 의 위쪽 반원의 넓이의 8π8\pi배이다. 따라서 적분의 값은 8π×12π12=4π28\pi\times \frac{1}{2}\pi 1^2 = 4\pi^2 이다.

원본 교재 풀이(영어)

(a) The top and the bottom of the circle have equations y=T(x)=2+1−x2y=T(x)=2+\sqrt{1-x^2} and y=B(x)=2−1−x2y=B(x) = 2-\sqrt{1-x^2}, respectively.

enterline figure

When RR is rotated about the xx–axis, the vertical strip of RR in the figure above sweeps out a washer with thickness dx\mathrm{d}x, outer radius T(x)T(x) and inner radius B(x)B(x). This washer has volume

π(T(x)2−B(x)2) dx=π(T(x)+B(x))(T(x)−B(x)) dx=π×4×21−x2 dx\pi\big(T(x)^2- B(x)^2\big)\,\mathrm{d}x = \pi\big(T(x)+ B(x)\big)\big(T(x)- B(x)\big)\,\mathrm{d}x = \pi\times 4\times 2\sqrt{1-x^2}\,\mathrm{d}x

Hence the volume of the solid is

8π∫−111−x2 dx8\pi\int_{-1}^1\sqrt{1-x^2}\,\mathrm{d}x

(b) Since y=1−x2y=\sqrt{1-x^2} is equivalent to x2+y2=1x^2+y^2=1, y≥0y\ge 0, the integral is 8π8\pi times the area of the upper half of the circle x2+y2=1x^2+y^2=1 and hence is 8π×12π12=4π28\pi\times \frac{1}{2}\pi 1^2 = 4\pi^2.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 6.2절 · 14번
# 입체도형의 부피활용보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
80.CLP-2 · 1.6절 · 13번우리말 번역

곡선 y=cos⁡(x2)y = \cos(\frac x2) 와 y=x2−π2y = x^2 - \pi^2 으로 둘러싸인 유한한 영역을 직선 y=−π2y=-{\pi^2} 을 축으로 하여 회전시킨다. 수직 조각(원판 또는 와셔)을 이용하여 이때 생기는 회전체의 부피를 구하세요.

영어 원문 보기

The finite region between the curves y=cos⁡(x2)y = \cos(\frac x2) and y=x2−π2y = x^2 - \pi^2 is rotated about the line y=−π2y=-{\pi^2}. Using vertical slices (disks and/or washers), find the volume of the resulting solid.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

다음은 곡선 y=cos⁡(x2)y = \cos(\frac x2) 와 y=x2−π2y = x^2 - \pi^2 의 그래프이다.

그림

살펴보면 두 곡선은 x=±πx = \pm {\pi} 에서 만나며, 이때 cos⁡(x2)\cos(\frac x2) 와 x2−π2x^2 - \pi^2 은 모두 값이 0이다. 문제에서 지정한 대로 수직 와셔를 사용한다.

  • 위 그림과 같이 주어진 영역을 너비가 dx\mathrm{d}x 인 얇은 수직 띠로 자른다.

  • 직선 y=−π2y=-\pi^2 을 축으로 회전시키면, 각 띠는 얇은 와셔를 만든다.

  • 이 와셔의 안쪽 반지름은 rin=(x2−π2)−(−π2)=x2r_{in}= (x^2 - {\pi^2} ) - ( {-} {\pi^2} )=x^2 이고 바깥쪽 반지름은 rout=cos⁡(x2)−(−π2)=cos⁡(x2)+π2r_{out}=\cos(\frac x2) - ( {-} {\pi^2}) =\cos(\frac x2) +\pi^2 이며,

  • 두께는 dx\mathrm{d}x 이고, 따라서

  • 부피는 π(rout2−rin2)dx=π((cos⁡(x2)+π2)2−(x2)2)dx\pi(r_{out}^2 - r_{in}^2)\mathrm{d}x = \pi\big( {(\cos(\frac x2) +\pi^2)}^2 - {(x^2)}^2\big)\mathrm{d}x 이다.

  • 가장 왼쪽 띠는 x=−πx=-\pi 에 있고 가장 오른쪽 띠는 x=πx=\pi 에 있으므로,

전체 부피는 다음과 같다.

π∫−ππ(cos⁡2(x2)+2π2cos⁡(x2)+π4−x4) dx=π∫−ππ(1+cos⁡(x)2+2π2cos⁡(x2)+π4−x4) dx피적분함수가 우함수이므로,=2π∫0π(1+cos⁡(x)2+2π2cos⁡(x2)+π4−x4) dx=2π[12x+12sin⁡(x)+4π2sin⁡(x2)+π4x−15x5]0π=2π[π2+0+4π2+π5−π55]=π2+8π3+8π65\begin{aligned} &\pi \int_{-\pi}^{\pi} \left( \cos^2 (\tfrac x2) +2{\pi^2}\cos (\tfrac x2) +{\pi^4} -x^4\right)\,\mathrm{d}x \\ & = \pi \int_{-\pi}^{\pi} \left(\frac{1+\cos(x)}{2} +2{\pi^2}\cos (\tfrac x2) +{\pi^4} -x^4\right)\,\mathrm{d}x \\ \text{피적분함수가 우함수이므로,} \\ & = 2\pi \int_0^{\pi} \left(\frac{1+\cos(x)}{2} +2{\pi^2}\cos (\tfrac x2) +{\pi^4} -x^4\right)\,\mathrm{d}x \\ & = {2\pi \left[ \frac{1}{2}x + \frac{1}{2}\sin(x) + 4{\pi^2}\sin (\tfrac x2) +{\pi^4} x -\frac{1}{5}x^5 \right]} _0^\pi\\ & = 2\pi \left[\frac{\pi}{2} + 0 + 4{\pi^2} +{\pi^5} - \frac{\pi^5}{5} \right] \\ & = {\pi^2} + 8\pi^3 + \frac{8\pi^6}{5} \end{aligned}

피적분함수가 우함수이고 적분 구간 [−π,π][-\pi, \pi] 가 대칭이라는 사실을 이용했지만, 직접 계산할 수도 있다.

원본 교재 풀이(영어)

Here is a sketch of the curves y=cos⁡(x2)y = \cos(\frac x2) and y=x2−π2y = x^2 - \pi^2.

figure

By inspection, the curves meet at x=±πx = \pm {\pi} where both cos⁡(x2)\cos(\frac x2) and x2−π2x^2 - \pi^2 take the value zero. We'll use vertical washers as specified in the question.

  • We cut the specified region into thin vertical strips of width dx\mathrm{d}x as in the figure above.

  • When we rotate about the line y=−π2y=-\pi^2, each strip sweeps out a thin washer

  • whose inner radius is rin=(x2−π2)−(−π2)=x2r_{in}= (x^2 - {\pi^2} ) - ( {-} {\pi^2} )=x^2 and outer radius is rout=cos⁡(x2)−(−π2)=cos⁡(x2)+π2r_{out}=\cos(\frac x2) - ( {-} {\pi^2}) =\cos(\frac x2) +\pi^2 , and

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

  • whose volume π(rout2−rin2)dx=π((cos⁡(x2)+π2)2−(x2)2)dx\pi(r_{out}^2 - r_{in}^2)\mathrm{d}x = \pi\big( {(\cos(\frac x2) +\pi^2)}^2 - {(x^2)}^2\big)\mathrm{d}x.

  • As our leftmost strip is at x=−πx=-\pi and our rightmost strip is at x=πx=\pi,

the total volume is

π∫−ππ(cos⁡2(x2)+2π2cos⁡(x2)+π4−x4) dx=π∫−ππ(1+cos⁡(x)2+2π2cos⁡(x2)+π4−x4) dxBecause the integrand is even,=2π∫0π(1+cos⁡(x)2+2π2cos⁡(x2)+π4−x4) dx=2π[12x+12sin⁡(x)+4π2sin⁡(x2)+π4x−15x5]0π=2π[π2+0+4π2+π5−π55]=π2+8π3+8π65\begin{aligned} &\pi \int_{-\pi}^{\pi} \left( \cos^2 (\tfrac x2) +2{\pi^2}\cos (\tfrac x2) +{\pi^4} -x^4\right)\,\mathrm{d}x \\ & = \pi \int_{-\pi}^{\pi} \left(\frac{1+\cos(x)}{2} +2{\pi^2}\cos (\tfrac x2) +{\pi^4} -x^4\right)\,\mathrm{d}x \\ \text{Because the integrand is even,} \\ & = 2\pi \int_0^{\pi} \left(\frac{1+\cos(x)}{2} +2{\pi^2}\cos (\tfrac x2) +{\pi^4} -x^4\right)\,\mathrm{d}x \\ & = {2\pi \left[ \frac{1}{2}x + \frac{1}{2}\sin(x) + 4{\pi^2}\sin (\tfrac x2) +{\pi^4} x -\frac{1}{5}x^5 \right]} _0^\pi\\ & = 2\pi \left[\frac{\pi}{2} + 0 + 4{\pi^2} +{\pi^5} - \frac{\pi^5}{5} \right] \\ & = {\pi^2} + 8\pi^3 + \frac{8\pi^6}{5} \end{aligned}

We used the fact that the integrand is an even function and the interval of integration [−π,π][-\pi, \pi] is symmetric, but one can also compute directly.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-2 · 1.6절 · 10번
# 입체도형의 부피활용보통자동 분류
CLP-2 Integral Calculus CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)