31 bài tập Một số bài toán thực tế liên quan đến Ứng dụng hình học của tích phân (có lời giải)

Cho tam giác OPM có cạnh OP nằm trên trục Ox. Giải sử

22/31

Cho tam giác OPM có cạnh OP nằm trên trục Ox. Giải sử \[\widehat {POM} = \alpha ,OM = l{\rm{ }}\left( {0 \le \alpha  \le \frac{\pi }{3};t > 0} \right)\]. Gọi N là khối nón tròn xoay thu được khi tam giác đó xuay quanh trục Ox. Tính thể tích khối nón N theo \[l\].

Cho tam giác OPM có cạnh OP nằm trên trục Ox. Giải sử (ảnh 1)

0/3000 ký tự
Giải thích

Tam giác OMP là tam giác vuông tại \(P\) nên:

\({\rm{OP}} = {\rm{OM}} \cdot \cos \widehat {POM} = \ell  \cdot \cos \alpha ;\)

\({\rm{MP}} = {\rm{OM}} \cdot \sin \widehat {POM} = \ell  \cdot \sin \alpha \)

Khi đó, điếm \(M\) có tọa độ là \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{x_M} = OP = 1 \cdot \cos \alpha }\\{{y_M} = MP = 1 \cdot \sin \alpha }\end{array}} \right.\). Suy ra \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{1 = \frac{{{x_M}}}{{\cos \alpha }}}\\{{y_M} = \frac{{{x_M}}}{{\cos \alpha }} \cdot \sin \alpha }\end{array}} \right.\).

Suy ra \({{\rm{y}}_{\rm{M}}} = {{\rm{x}}_{\rm{M}}} \cdot \tan {\rm{a}}\). Do đó điếm M thuộc đường thắng \({\rm{y}} = {\rm{x}} \cdot \tan {\rm{a}}\).

Lại có điếm O cũng thuộc đường thẳng trên nên phương trình đường thắng OM là:

\(y = x \cdot \tan \alpha .\)

Khi đó, tam giác OPM là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \({\rm{y}} = {\rm{x}} \cdot \tan {\rm{a}}\), trục Ox và hai đường thắng \(x = 0,x = \ell  \cdot \cos \alpha \). Khối tròn xoay \(\mathcal{N}\) là khối tròn xoay thu được khi quay hình phắng trên quanh trục $O x$.

Thế tích khối tròn xoay này là:

\(V = \pi \int_0^{1 \cdot \cos \alpha } {{{(x \cdot \tan \alpha )}^2}} dx = \left. {\pi {{\tan }^2}\alpha  \cdot \frac{{{x^3}}}{3}} \right|_0^{1 \cdot \cos \alpha }\)

\( = \frac{{\pi {{\tan }^2}\alpha }}{3} \cdot {(1 \cdot \cos \alpha )^3} = \frac{{\pi {1^3}}}{3} \cdot \frac{{{{\sin }^2}\alpha }}{{{{\cos }^2}\alpha }} \cdot {\cos ^3}\alpha  = \frac{{\pi {1^3}}}{3} \cdot {\sin ^2}\alpha  \cdot \cos \alpha \)