三角関数の積分によって体積を出す問題です

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三角関数の積分によって体積を出す問題です

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y=sinx y=cosx(0≦x≦π/4)をy軸周りに一回転させてできる立体の体積を求めよ
dy=cosxdx,dy=-sinxdxをそれぞれ部分積分してといたのですが答えがおかしいです

どなたかお願いします
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Re: 三角関数の積分によって体積を出す問題です

投稿記事 by ゲスト »

部分積分を使うといいと思います。

曲線 y=sinx と y=cosx は、点 (π/4,1/√2) で交わる。

(Ⅰ)
y=sinx
x=0 のとき y=0
x=π/4 のとき y=1/√2
dy/dx=cosx より

0≦y≦1/√2 部分の体積は、(部分積分2回)
π∫[0,1/√2]x²dy=π∫[0,π/4]x²(dy/dx)dx
=π∫[0,π/4]x²cosxdx
=π([x²sinx][0,π/4]-2∫[0,π/4]xsinxdx)
=π〔(π²/16)(1/√2)-2{[xcosx][π/4,0]+∫[0,π/4]cosxdx}〕
=π〔(π²/16)(1/√2)-2{-(π/4)(1/√2)+[sinx][0,π/4]}〕
=π{(π²/16)(1/√2)+(π/2)(1/√2)-2(1/√2)}
=π(1/16)(π²+8π-32)(1/√2)
={1/(16√2)}π(π²+8π-32)

(Ⅱ)
y=cosx
x=0 のとき y=1
x=π/4 のとき y=1/√2
dy/dx=-sinx より

1/√2≦y≦1 部分の体積は、(部分積分2回)
π∫[1/√2,1]x²dy=π∫[π/4,0]x²(dy/dx)dx
=π∫[0,π/4]x²sinxdx
=π([x²cosx][π/4,0]+2∫[0,π/4]xcosxdx)
=π〔-(π²/16)(1/√2)+2{[xsinx][0,π/4]-∫[0,π/4]sinxdx}〕
=π〔-(π²/16)(1/√2)+2{(π/4)(1/√2)+[cosx][0,π/4]}〕
=π〔-(π²/16)(1/√2)+(π/2)(1/√2)+2{(1/√2)-1}〕
=π{-(π²/16)(1/√2)+(π/2)(1/√2)+2(1/√2)-2}
=π(-1/16)(π²-8π-32+32√2)(1/√2)
=-{1/(16√2)}π(π²-8π-32+32√2)

(Ⅰ),(Ⅱ) より
求める体積は、
{1/(16√2)}π(π²+8π-32)-{1/(16√2)}π(π²-8π-32+32√2)
=(1/√2)π(π-2√2)
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