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积分的运用

平面曲线弧长

直角坐标

\[ S(l)=\int_{a}^{b}\sqrt{1+f'^{2}(x)}dx\quad (a<b) \]

参数方程

\[ S(l)=\int_{\alpha}^{\beta}\sqrt{x'^{2}(t)+y'^{2}(t)}dt\quad (\alpha<\beta) \]

极坐标方程

\[ S(l)=\int_{\alpha}^{\beta}\sqrt{r^{2}(\theta)+r'^{2}(\theta)}d\theta\quad (\alpha<\beta) \]

平面图形面积

直角坐标

\[ A=\int_{a}^{b}f(x)dx \]

参数方程

\[ A=\int_{a}^{b}f(x)dx\stackrel{\text{x=x(t)}}{=}\int_{\alpha}^{\beta}y(t)dx(t)=\int_{\alpha}^{\beta}y(t)x'(t)dt \]

极坐标方程

\[ A=\frac{1}{2}\int_{\alpha}^{\beta}r^{2}(\theta)d\theta \]

旋转体体积

薄片法

垂直\(x\)轴的平面截面面积\(S(x)\),则\(\Omega\)的体积

\[ V=\int_{a}^{b}S(x)dx \]

曲线\(y=f(x)\)\(x=a\)\(x=b\)\(x\)轴所围图形绕\(x\)轴旋转体体积

\[ V_{x}=\pi\int_{a}^{b}f^{2}(x)dx \]

薄壳法

曲线\(y=f(x)\)\(x=a\)\(x=b\)\(x\)轴所围图形绕\(y\)轴旋转体体积

\[ V=2\pi\int_{a}^{b}xydx=2\pi\int_{a}^{b}xf(x)dx \]

旋转体侧面积

直角坐标

\(x\)轴旋转所得曲面面积

\[ A_{x}=2\pi\int_{a}^{b}f(x)\sqrt{1+f'^{2}(x)}dx \]

\(y\)轴旋转所得曲面面积

\[ A_{x}=2\pi\int_{a}^{b}x\sqrt{1+f'^{2}(x)}dx \]

参数方程

\(x\)轴旋转所得曲面面积

\[ A_{x}=2\pi\int_{a}^{b}y(t)\sqrt{x'^{2}(t)+y'^{2}(t)}dt \]

\(y\)轴旋转所得曲面面积

\[ A_{y}=2\pi\int_{a}^{b}x(t)\sqrt{x'^{2}(t)+y'^{2}(t)}dt \]

极坐标方程

绕极轴旋转所得曲面面积

\[ A_{x}=2\pi\int_{\alpha}^{\beta}r(\theta)\sin\theta\sqrt{r'^{2}(\theta)+r'^{2}(\theta)}d\theta \]

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