Об’єм еліпсоїда (але не обертового, а дикого типу) обчислений визначеним інтегралом

Picture of Krystian Karczyński

Krystian Karczyński

Elipsoida nieobrotowa, której objętość mamy policzyć całką oznaczonąСкажімо, нам потрібно обчислити об’єм еліпсоїда:

Цей еліпсоїд перетинає осі x, y, z в координатах 2, і 3 (загальне рівняння еліпсоїда: , де a, b, c – координати перетину).

Це не обертовий еліпсоїд, він не утворюється обертанням будь-якої кривої навколо будь-якої осі, тому ми не можемо використовувати стандартну формулу для об’єму обертового тіла:

Нам потрібно шукати інший спосіб.

1. Обираємо будь-яку точку M(z) в центрі еліпсоїда і на осі OZ.

Площина, що проходить через цю точку і перпендикулярна осі OZ, „вирізає” нам певний еліпс з еліпсоїда:

Elipsoida przekrojona elipsą

2. Визначаємо рівняння проекції „вирізаного” еліпса на площину XY

Rzut elipsy wykrojonej z elipsoidy na płaszczyznę XY

Ми визначаємо рівняння цього еліпса для фіксованого 'z’ (вважаємо 'z’ за константу) з загального рівняння еліпсоїда:

Видно, що наші 'a’ і 'b’ з загального рівняння еліпсоїда () це:

4. Обчислюємо площу цього перерізу в залежності від змінної 'z’

Площа цього еліпса залежатиме від обраної точки 'z’, тобто це буде функція змінної 'z’. Ми можемо обчислити її або за готовою формулою площі еліпса ():

Або обчислюючи відповідний визначений інтеграл (звичайно ж, використовуючи параметричну форму еліпса і формулу площі області в параметричній формі):

5. Обчислюємо об’єм тіла за допомогою площ перерізів

Тепер найскладніше. Об’єм тіла дорівнює – це трохи некрасиво звучить – „сумі” (тобто інтегралу) всіх перерізів, загалом:

де є функцією площ перерізів тіла площиною, перпендикулярною до осі OZ, а 'a’ і 'b’ – це межі, в яких змінюється 'z’.

Тобто у нас:

= (рахуємо, рахуємо, рахуємо…) =

Це відповідає загальній формулі для еліпсоїда ().

КІНЕЦЬ

Варто запам’ятати цю загальну схему, і, перш за все, що об’єм складніших, не обертових тіл можна обчислити, інтегруючи функцію їх площ перерізів.

Leave a Reply

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Your comment will be publicly visible on our website along with the above signature. You can change or delete your comment at any time. The administrator of personal data provided in this form is eTrapez Usługi Edukacyjne E-Learning Krystian Karczyński. The principles of data processing and your related rights are described in our Privace Policy (polish).


Categories on the Blog