6.3-bo'lim : Halqali ovoz balandligi
4. \(y = 2{x^2}\) va \(y = {x^3}\) bilan chegaralangan hududni \(x\) o'qi atrofida aylantirish natijasida olingan qattiq jismning hajmini aniqlash uchun disklar/halqalar usulidan foydalaning.
Yechim
Muammoni biror joyda boshlashimiz kerak, shuning uchun "oddiy" ni boshlaylik.
Chegaralangan mintaqaning qanday ko'rinishini bilish ushbu turdagi muammolarning ko'pchiligiga yordam beradi, chunki biz maydon formulasini o'rnatish uchun barcha egri chiziqlar bir-biriga qanday bog'liqligini bilishimiz kerak va bizga grafik ko'pincha yordam beradigan integral uchun limitlar kerak bo'ladi.
Bu erda aylanish o'qi bilan chegaralangan hududning eskizi ko'rsatilgan.

Mana, kesishish nuqtalarini aniqlash uchun ishlatiladigan ish (bular bizga keyinroq kerak bo'ladi).
\[\begin{align*}{x^3} & = 2{x^2}\\ {x^3} - 2{x^2} & = 0\\ {x^2}\left( {x - 2} \right) & = 0\hspace{0.25in} \Rightarrow \hspace{0.25in}x = 0,\,\,\,\,\,x = 2\hspace{0.25in}\,\,\,\, \Rightarrow \,\hspace{0.25in}\,\,\,\left( {0,0} \right)\,\,\,\& \,\,\,\,\left( {2,8} \right)\end{align*}\]E'tibor bering, buni qilish qiyin bo'lishi mumkin, ayniqsa siz juda ko'p ko'rinadigan odam bo'lmasangiz. Biroq, vakillik halqasiga ega bo'lish, biz maydon formulasini yozishga borganimizda katta yordam berishi mumkin. Bundan tashqari, vakillik halqasini olish inqilobning qattiq qismining eskizisiz qiyin bo'lishi mumkin. Shunday qilib, bu eskizlarni olish uchun qo'lingizdan kelganini qiling.
2-qadam
Bu erda inqilobning qattiq qismining eskizi.

Mana vakillik halqasining bir nechta eskizlari. Chapdagi rasmda qattiq qismning old yarmi kesilgan va o'ngdagi rasmda qattiq qismning orqa yarmining "simli ramkasi" bo'lgan vakili halqa ko'rsatilgan (i.e. qattiq jismning orqa yarmining chetlarini ifodalovchi egri chiziqlar).

3-qadam
Endi halqaning maydoni uchun formulani topishimiz kerak. Biz \(x\) o'qida joylashgan halqalardan foydalanayotganimiz sababli, maydon formulasi \(x\) nuqtai nazaridan bo'lishi kerakligini bilamiz. Shuning uchun, egri chiziqlar tenglamasi \(x\) nuqtai nazaridan bo'lishi kerak (bu holda ular allaqachon mavjud).
Mana vakillik uzukining yana bir eskizi, unda biz uchun kerak bo'lgan turli miqdorlar mavjud.

Eskizdan ko'rinib turibdiki, halqa \(x\) o'qining markazida joylashgan va ba'zi \(x\) da joylashgan. Halqaning ichki radiusi - \(x\) o'qidan qattiq jismning ichki chetini belgilovchi egri chiziqgacha bo'lgan masofa. Halqaning tashqi radiusi - \(x\) o'qidan qattiq jismning tashqi chetini belgilovchi egri chiziqgacha bo'lgan masofa. Boshqacha aytganda,
\[{\mbox{Inner Radius}} = {x^3}\hspace{0.5in}{\mbox{Outer Radius}} = 2{x^2}\]U holda halqaning maydoni,
\[\begin{align*}A\left( x \right) & = \pi \left[ {{{\left( {{\mbox{Outer Radius}}} \right)}^2} - {{\left( {{\mbox{Inner Radius}}} \right)}^2}} \right]\\ & = \pi \left[ {{{\left( {2{x^2}} \right)}^2} - {{\left( {{x^3}} \right)}^2}} \right] = \pi \left( {4{x^4} - {x^6}} \right)\end{align*}\]4-qadam
Yakuniy bosqich - bu hajm uchun integralni o'rnatish va uni baholash.
1-bosqichdagi grafikda ko'rsatilgan kesishish nuqtalaridan biz qattiq jismdagi "birinchi" halqa \(x = 0\) da, "oxirgi" halqa esa \(x = 2\) da paydo bo'lishini ko'rishimiz mumkin. Bizning chegaralarimiz shundan iboratki: \(0 \le x \le 2\).
Keyin hajm,
\[V = \int_{0}^{2}{{\pi \left( {4{x^4} - {x^6}} \right)\,dx}} = \left. {\pi \left( {\frac{4}{5}{x^5} - \frac{1}{7}{x^7}} \right)} \right|_0^2 = \require{bbox} \bbox[2pt,border:1px solid black]{{\frac{{256}}{{35}}\pi }}\]