求曲线x=acos3t,y=asin3t(a>0)绕直线y=x旋转所成的曲面的表面积.

问题描述:

求曲线x=acos3t,y=asin3t(a>0)绕直线y=x旋转所成的曲面的表面积.

这是星形线,设所形成的旋转曲面为∑,∑的表面积为A
充分考虑到对称性(x=0,y=0,x=y,x=-y),有
表面积A是曲线在第一象限绕y=x旋转所得曲面面积的2倍
∴由旋转曲面的面积公式,得
A=2

4
π
4
|x-y|
2
x2+y2
dt

=6
2
πa2[
π
2
π
4
(-cos3t+sin3t)sintcostt+
3
π
4
π
2
(cos3t-sin3t)sintcostt]

=6
2
πa2
2-2(
1
2
)5
5
=
12
2
-3
5
πa2

答案解析:首先,利用对称性,将曲面的表面积转化为曲线在第一象限绕y=x旋转所得曲面面积的2倍;然后,利用定积分求解即可.
考试点:A:旋转体的体积及侧面积的计算 B:旋转曲面的方程及其图形
知识点:此题考查用定积分求旋转曲面面积的求法,需要注意的是此题旋转轴是y=x,理解定积分求面积,关键是要理解面积微元.