面積及旋轉體體積(DSE M2)

兩條曲線之間的面積是 ∫ab(上方 − 下方)dx。把 y = f(x) 繞 x 軸旋轉所得旋轉體的體積是 π∫ab y² dx(圓盤法);繞 y 軸旋轉則是 π∫cd x² dy。

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例題 1 的旋轉體:y = √x 由 0 至 4 之下的區域繞 x 軸旋轉而成,體積為 8π。 自己試試 →

面積及體積公式

曲線下的面積∫ab f(x) dx (f(x) ≥ 0)
兩曲線之間的面積∫ab [f(x) − g(x)] dx, f ≥ g
繞 x 軸的體積π∫ab y² dx
繞 y 軸的體積π∫cd x² dy
繞直線 y = kπ∫ab (y − k)² dx
兩曲線之間的區域繞 x 軸π∫ab (y₁² − y₂²) dx

面積及旋轉體體積例題詳解

例題 1:繞 x 軸旋轉的旋轉體體積

由 y = √x、x 軸及直線 x = 4 所圍成的區域繞 x 軸旋轉。求所得旋轉體的體積。

  1. V = π∫04 y² dx = π∫04 x dx
  2. = π [x²/2]04
  3. = π × 8 = 8π

答案: 8π 立方單位

例題 2:直線與拋物線之間的面積

求由 y = x² 及 y = x + 2 所圍成區域的面積。

  1. 交點:x² = x + 2 得 x = −1 或 x = 2
  2. 在兩交點之間直線在拋物線之上,所以面積 = ∫−12 (x + 2 − x²) dx
  3. = [x²/2 + 2x − x³/3]−12 = 10/3 − (−7/6)
  4. = 9/2

答案: 9/2 平方單位

💡 應試陷阱與秘訣 (DSE 奪星陷阱)

⚠️ 先平方,後相減兩條曲線之間的區域繞 x 軸旋轉時,體積是 π∫(y₁² − y₂²) dx,而不是 π∫(y₁ − y₂)² dx。旋轉體是大圓盤減去小圓盤。
⚠️ 繞 y 軸須對 y 積分把曲線改寫成以 y 表示 x,並用 y 的上下限:π∫ x² dy。圓殼法不在課程範圍內,試題預期的是圓盤法。

✏️ 自我測試:互動練習

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(圓盤法)把 y = e^x 由 x = 0 至 x = 1 之下的區域繞 x 軸旋轉,求所得旋轉體的體積。
(繞 y 軸)由 y = x² 及 y = 4 所圍成的區域繞 y 軸旋轉,求旋轉體的體積。
(曲線間面積)求 y = x³ 與 y = x 在第一象限所圍成的面積。

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