sin(x)sin(45) 는 y=x 에 대한 회전체의 수직 높이임을 알 수 있습니다. 그 수직높이가 신좌표에서 y' 이죠. 그때 x' 의 위치는 x' 가 아닌 x'+sin(x)/√2 입니다. x' 축에선 y'=0 이므로 x 와 x' 의 관계는 간단히 x' = √2 x 가 됩니다.
우리가 기하학적으로 쉽게 얻을 수 있는 정보는 y'(x') 가 아니라
y'(x'+sin(x)/√2 )= g(x') = sin(x)sin(45) 입니다.(여기서 x=x'/√2 입니다.)
회전체의 부피는 신좌표에서 다음으로 구할 수 있겠죠.
pi ∫ {y'(x')}^2 dx' ( 0~x'~pi√2 )
구르자님과 심심풀이수학풀이님은 여기서 그냥
pi ∫ {g(x')}^2 dx' = pi ∫ {sin(x)sin(45)}^2 dx'
x'= √2 x 이므로 dx'=√2 dx (Yes,미소두께 맞습니다.하지만 g(x') 의 미소두께입니다.)
=pi ∫ {sin(x)sin(45)}^2 *√2 dx (0~x~pi)
= pi^2 / 2√2
로 풀었을 겁니다. 그러나 y'(x') 를 회전한 것을 구한 것이 아니라
g'(x') 를 회전한 부피를 구한 것입니다.
회전부피를 구하기 위해선 y'(x') 를 알아야 합니다.
sin(x)sin(45) 에서 x=x'/√2 로 둔다면 y'(x')를 얻지 못하고 g(x') 를 얻게 됩니다. y'(x') 를 얻기 위해선
x = (x' - y')/√2 로 두어야지요. 그러면
y'(x') = sin{(x' - y')/√2}/√2 를 얻게 됩니다.
이제
pi ∫ {y'(x')}^2 dx' = pi ∫ {sin(x)/√2 }^2 dx'
but x= (x' - y')/√2 에서 dx = (dx' - dy')/√2
==> dx' = √2 dx+ dy'
( 그리고 앞에 저의 풀이에서 미소두께 dx' = √2 dx/(1-df/dx')=
{(2 +cos(x))/√2} dx 이지요.)
0~x~pi/2 의 범위라면 <==잘못된부분 0~x'~pi/sqrt(2) 이고, 변환관계식에 의해 0~x~1.1206 임
회전체 부피 = pi^2/4√2 +pi/6√2 가 나오게 되는데 님의 방법데로 하면 나올지 의문이군요.
==>이 값이 아니라 회전체의 부피 대략 1.079768 정도 나옴.
단무깡님처럼 풀면, 일반적인 공식으로 튀어나옵니다..
풀이 맞구요..
근데, 성급하시군요.. 조금더 깊이 생각해보셨으면...
단무깡님 식에을 보면 두 term 으로 나눠져있죠?
앞에 term은 얇은 원기둥이 축을 y=x 에 두고 있는 부분을 적분하는 역할을 하죠... 물론 이 얇은 원기둥 두께는 dx * root2 입니다..
그리고 두번째 term을 보시면, 위에서 적분할때 적분 안된 나머지 회전부분을 적분하는 역할을 하죠.. 예로 든, 0~ x~ pi/2 인 경우를 종이에 그래프를 그려보면 쉽게 이해가 갈겁니다..
왜냐하면 회전체가 x가 pi/2 까지 있는게 아니쟎아요?? 더 길죠
그리면 보여요.. y=x 중심으로 회전했으니까.. ^^;;;
근데, 제 풀이의 경우는 공식이 아닙니다.. sinx 가 x=pi 일때 0니까 간소하게 풀리는 거죠... 그리고 두께는 dx * root 2 맞습니다..
미분의 기본 소양을 가졌다면 당연한거죠?
그리고, 문제가 0~ x ~ pi/2 일때, 당연히 제 풀이는 공식이 아니니까 그냥 pi/2 대입하면 안되죠... 역시 얇은 원판(두께 dx * root2 )을 회전시킨 회전체에다가, 물론 범위는 0~ x ~ (pi/2 + 1/2) 이죠.(수선을 두번그어보세요..) 이 회전체의 부피에 불필요하게 들어간 원뿔 부피 빼주면 됩니다.. 그죠?? 그러면 pi/2 까지를 y=x로 회전시킨 회전체의 부피가 나옵니다,,
계산은 각자들 해보시고..
이 문제는 미분의 기초개념인 구분구적에 대한 개념에 대한 이해도를 평하하려는 의도의 문제인것 같네요.....
y=x 를 따르는 축을 새로운 좌표축 x' 로 정의하고 그에 수직인 축을 y' 로 정의하면 그 새로운 좌표축은 원래의 좌표축 (x,y) 에서 45 도 반시계 방향으로 이동시킨 것입니다. 구좌표 (x,y) , 신좌표 (x',y') 의 관계식은 행렬을 이용해 구할 수 있겠죠.
첫댓글 수정됨, 내용 제 정리가 필요 함.