设曲线y=f(x),其中y=f(x)是可导函数,且f(x)>0. 已知曲线y=f(x)与直线y=0,x=1及x=t(t>1)所围成的曲边梯形,绕x轴旋转一周所得的立体体积值是绕曲边梯形面积值的πt倍,求该曲
问题描述:
设曲线y=f(x),其中y=f(x)是可导函数,且f(x)>0.
已知曲线y=f(x)与直线y=0,x=1及x=t(t>1)所围成的曲边梯形,绕x轴旋转一周所得的立体体积值是绕曲边梯形面积值的πt倍,求该曲线方程.
答
∵曲边梯形的面积为:S=
f(x)dx,
∫
t1
旋转体的体积为:V=π
f2(x)dx,
∫
t1
则由题可知:V=πtS,
即:π
f2(x)dx=πt
∫
t1
f(x)dx,
∫
t1
化简为:
f2(x)dx=t
∫
t1
f(x)dx,
∫
t1
上式两边对t同时求导,得:
f2(t)=
f(x)dx+tf(t),①,
∫
t1
①式两边继续求导,得:
2f(t)f′(t)=f(t)+tf′(t)+f(t),
化简可得
(2f(t)-t)f′(t)=2f(t)
而:y=f(t)
继续化简得:
+dt dy
t=1,1 2y
这是一阶线性微分方程,其中:P(y)=
,Q(y)=1,1 2y
解之得:t=c•y−
+1 2
y,其中C为待定常数2 3
在①式中令t=1,则:f2(1)=0+f(1),
而f(x)>0,
∴f(1)=1
代入t=cy−
+1 2
y,得:c=2 3
,1 3
∴t=
(1 3
+2y),1
y
所以该曲线方程为:2y+
−3x=0.1
y