6.5-bo'lim : Ko'proq ovoz balandligi muammolari
4. Bazasi \(y = \sqrt {4 - x} \), \(x = - 4\) va \(x\) o‘qi bilan chegaralangan mintaqa bo‘lgan “silindr”dan kesilgan xanjar hajmini toping. Takozning yuqori va pastki qismlari orasidagi burchak \(\frac{\pi }{3}\). "Tsilindr" va takozning eskizini quyidagi rasmga qarang (eskizda ijobiy \(x\) o'qi va musbat \(y\) o'qi ko'rsatilgan - ular faqat boshqa yo'nalishda).

Yechim
Kerakli bo'lmasa-da, keling, "tsilindr" ning eskizini qayta tiklaymiz va muammo bayonidan faqat bu safar kesma qanday ko'rinishini ham chizamiz.

Kesma \(x\) o'qiga perpendikulyar bo'lgani uchun biz kesmani \(x\) o'qi bo'ylab harakatlantirganda uning maydonini o'zgartiramiz va shuning uchun kesma maydoni \(x\) funktsiyasi bo'ladi, i.e. \(A\left( x \right)\). Shuni ham yodda tutingki, chizmalarda ko'rsatilganidek, kesma to'g'ri burchakli uchburchak bo'ladi.
2-qadam
Yuqoridagi eskizlar qattiq va ko'ndalang kesimlar 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 mavjud.

Chapdagi eskiz deyarli biz ko'rgan eskizdir va o'ng tomonda ko'rsatilgan haqiqiy kesma uchun mos yozuvlar nuqtasini berish uchun kiritilgan.
O'ngdagi eskizda ta'kidlanganidek, biz \(b\) uchburchak asosini va \(h\) uchburchakning balandligini chaqiramiz. Bundan tashqari, taglikning chap tomonidagi nuqta \(x\) o'qi kesmada joylashgan joyni va poydevorning o'ng tomonidagi nuqta qattiq jismning chetini (va shuning uchun xanjar) belgilaydigan egri chiziqni ifodalaydi.
Ushbu eskizdan shuni tushunish kerakki, taglikning uzunligi shunchaki \(x\) o'qidan egri chiziqgacha bo'lgan masofa yoki,
\[b = \sqrt {4 - x} \]Xuddi shunday, balandlikni asosiy to'g'ri burchakli trigdan topish mumkin.
\[\tan \left( {\frac{\pi }{3}} \right) = \frac{h}{b}\hspace{0.5in} \Rightarrow \hspace{0.5in}h = b\tan \left( {\frac{\pi }{3}} \right) = \sqrt 3 \sqrt {4 - x} \]Shunday qilib, \(x\) bo'yicha kesmaning maydoni formulasi quyidagicha bo'ladi:
\[A\left( y \right) = \frac{1}{2}bh = \frac{{\sqrt 3 }}{2}{\left( {\sqrt {4 - x} } \right)^2} = \frac{{\sqrt 3 }}{2}\left( {4 - x} \right)\]3-qadam
Nihoyat, bizga hajmning o'zi kerak. Quyidagi integralni baholash orqali hajm topilishini bilamiz.
\[V = \int_{a}^{b}{{A\left( x \right)\,dx}}\]Muammo bayonotidagi eskizlardan yoki 1-qadamdan biz “birinchi” kesma \(x = - 4\) (“silindr”ning orqa uchi) da “oxirgi” kesma \(x = 4\) da (“silindr” ning old uchi) paydo bo‘lishini ko‘rishimiz mumkin (bu yerda egri chiziq MATH40 chegarasi bilan kesishadi). integral.
Keyin hajm,
\[V = \int_{{ - 4}}^{4}{{\frac{{\sqrt 3 }}{2}\left( {4 - x} \right)\,dx}} = \left. {\frac{{\sqrt 3 }}{2}\left( {4x - \frac{1}{2}{x^2}} \right)} \right|_{ - 4}^4 = \require{bbox} \bbox[2pt,border:1px solid black]{{16\sqrt 3 }}\]