【高校数学Ⅲ】6-1-2 体積|問題集
1.\(xy\)平面に曲線\(\displaystyle y=\cos x\left(-\frac{\pi}{2}\leqq x\leqq\frac{\pi}{2}\right)\)があり、この曲線上の点\(P(x,\cos x)\)から\(x\)軸に垂線\(PQ\)を引く。ここで、線分\(PQ\)を\(1\)辺とする正三角形\(PQR\)となるように\(z\)座標が正となる点\(R\)を\(x\)軸に垂直な平面上にとる。点\(Q\)が\(x\)軸上を点\(\displaystyle \left(-\frac{\pi}{2},0\right)\)から点\(\displaystyle \left(\frac{\pi}{2},0\right)\)まで動くとき、この正三角形が通過してできる立体の体積\(V\)を求めなさい。
2.四角錐の頂点を原点\(O\)とし、頂点から底面に下ろした垂線を\(x\)軸にとる。\(0\leqq x\leqq4\)として、\(x\)軸上で座標が\(x\)である点を通り、\(x\)軸に垂直な平面でこの立体をきったときの断面積を\(S(x)\)とする。\(1\)辺の長さが\(5\)の正方形を底面とする高さ\(4\)の四角錐の体積\(V\)を求めなさい。
3.底面の半径\(a\)の直円柱を底面の直径を含み底面と\(60^{\circ}\)の角をなす平面で切断する。底面の直径\(AB\)を\(x\)軸に中心を原点\(O\)にとる。座標が\(x(-a\leqq x\leqq a)\)である点を通り、\(x\)軸に垂直な平面で立体を切ったときの断面積を\(S(x)\)とする。このとき、底面とこの平面で挟まれた部分の体積\(V\)を求めなさい。
4.次の図形を\(x\)軸のまわりに\(1\)回転してできる立体の体積\(V\)を求めなさい。
(1)曲線\(y=2-e^x\)と\(x\)軸、\(y\)軸で囲まれた図形
(2)楕円\(\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1\)で囲まれた図形
(3)\(y=4x-x^2\)と\(y=x\)で囲まれた図形
(4)\(y=\sqrt{x}\)と\(y=x\)で囲まれた図形
5.次の図形を\(y\)軸のまわりに\(1\)回転してできる立体の体積\(V\)を求めなさい。
(1)\(y=4-x^2\)と\(y=1\)で囲まれた図形
(2)\(y=1-\sqrt{x}\)と\(x\)軸で囲まれた図形
6.アステロイド\(x=\cos^3\theta,y=\sin^3\theta(0\leqq\theta\leqq2\pi)\)で囲まれた図形が\(x\)軸のまわりに\(1\)回転してできる回転体の体積\(V\)を求めなさい。
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