6.5-bo'lim : Ko'proq ovoz balandligi muammolari
2. Asosi \(r\) radiusli disk va kesmalari kvadrat bo‘lgan qattiq jismning hajmini toping. Ko'ndalang kesimlarning eskizini ko'rish uchun quyidagi rasmga qarang.

Yechim
Bu erda uch xil burchakdagi qattiq jismning bir nechta eskizlari. Malumot uchun musbat \(x\) o'qi va musbat \(y\) o'qi ko'rsatilgan.

Kesma \(y\) o'qiga perpendikulyar bo'lgani uchun biz kesmani \(y\) o'qi bo'ylab harakatlantirganda uning maydonini o'zgartiramiz va shuning uchun kesma maydoni \(y\) funktsiyasi bo'ladi, i.e. \(A\left( y \right)\).
2-qadam
Yuqoridagi eskizlar qattiq jismning qanday ko'rinishini his qilish uchun yoqimli bo'lsa-da, bizga kerak bo'lgan narsa shunchaki kesmaning eskizidir. Shunday qilib, bu erda tasavvurlar maydonining bir nechta eskizlari.

Chapdagi eskiz haqiqatan ham muammo bayonida berilgan grafik bo'lib, biz o'ng/chap tomonlarni rangga bo'yatganimiz uchun u o'ngdagi eskizga mos keladi. O'ngdagi eskiz to'g'ridan-to'g'ri yuqoridan kesmaga qaraydi va qizil chiziq bilan ko'rsatilgan.
Keling, faqat kesmaning qisqacha eskizini olamiz va har bir kvadratning yon tomonining uzunligini \(s\) deb ataymiz.

Endi pastki qismida biz \(y\) o'qining kesmada joylashgan joyini qora nuqta bilan belgilab oldik va to'q sariq va yashil nuqtalar aylananing chap va o'ng qismlarini ko'rsatadi. Bundan tashqari, ko'rishimiz mumkinki, kesma qandaydir \(y\) da joylashgan bo'lsa, yashil nuqta \(y\) o'qidan \(\sqrt {{r^2} - {y^2}} \) masofasida bo'lishi kerak. Xuddi shunday, to'q sariq nuqta ham \(y\) o'qidan \(\sqrt {{r^2} - {y^2}} \) masofasida bo'lishi kerak (esda tuting, biz bu erda masofa ijobiy bo'lishini xohlaymiz va shuning uchun ijobiy masofani olish uchun funktsiyadan minus belgisini tushiramiz).
Endi biz kvadratning maydoni shunchaki \({s^2}\) ekanligini bilamiz va yuqoridagi muhokamadan shuni ko'ramizki,
\[\frac{s}{2} = \sqrt {{r^2} - {y^2}} \hspace{0.5in} \Rightarrow \hspace{0.5in}s = 2\sqrt {{r^2} - {y^2}} \]Shunday qilib, \(y\) nuqtai nazaridan kesmaning maydoni formulasi:
\[A\left( y \right) = {s^2} = {\left( {2\sqrt {{r^2} - {y^2}} } \right)^2} = 4\left( {{r^2} - {y^2}} \right)\]3-qadam
Nihoyat, bizga hajmning o'zi kerak. Quyidagi integralni baholash orqali hajm topilishini bilamiz.
\[V = \int_{c}^{d}{{A\left( y \right)\,dy}}\]Bizda allaqachon 2-bosqichdan \(A\left( y \right)\) formulasi bor va 1-bosqichdagi eskizlardan biz “birinchi” kesma \(y = - r\) da, “oxirgi” kesma esa \(y = r\) da sodir bo‘lishini ko‘rishimiz mumkin, shuning uchun bu integral uchun chegaralardir.
Keyin hajm,
\[V = \int_{{ - r}}^{r}{{4\left( {{r^2} - {y^2}} \right)\,dy}} = \left. {4\left( {y{r^2} - \frac{1}{3}{y^3}} \right)} \right|_{ - r}^r = \require{bbox} \bbox[2pt,border:1px solid black]{{\frac{{16}}{3}{r^3}}}\]\(r\) integral va maydon formulasidan hayajonlanmang. Bu shunchaki doimiy. Haqiqatan ham o'zgaruvchan yagona harf - \(y\).