6.3-bo'lim : Halqali ovoz balandligi
6. \(y = 10 - 6x + {x^2}\), \(y = - 10 + 6x - {x^2}\), \(x = 1\) va \(x = 5\) bilan chegaralangan hududni \(y = 8\) chizig‘i atrofida aylantirish natijasida olingan qattiq jism hajmini 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.

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. Chunki biz gorizontal o'qda joylashgan halqalardan foydalanamiz (i.e. \(x\) o'qiga parallel) biz bilamizki, maydon formulasi \(x\) nuqtai nazaridan bo'lishi kerak. Shuning uchun, egri chiziqlar tenglamalari \(x\) (bu holda ular allaqachon mavjud) jihatidan bo'lishi kerak.
Mana vakillik uzukining yana bir eskizi, unda biz uchun kerak bo'lgan turli miqdorlar mavjud.

Eskizdan biz halqaning \(y = 8\) chizig'ida markazlashtirilganligini va qandaydir \(x\)da joylashganini ko'rishimiz mumkin.
Keyin halqaning ichki radiusi aylanish o'qidan qattiq jismning ichki chetini belgilovchi egri chiziqgacha bo'lgan masofadir. Buning uchun formulani aniqlash uchun birinchi navbatda aylanish o'qi \(x\) o'qidan 8 masofada ekanligiga e'tibor bering. Keyinchalik, qattiq jismning ichki chetini belgilovchi egri chiziq \(x\) o'qidan \(y = 10 - 6x + {x^2}\) masofasidir. Ichki radius bu ikki masofa orasidagi farq yoki,
\[{\mbox{Inner Radius}} = 8 - \left( {10 - 6x + {x^2}} \right) = - 2 + 6x - {x^2}\]Tashqi radius ham xuddi shunday tarzda hisoblanadi. Bu aylanish o'qidan \(x\) o'qigacha bo'lgan masofa (8 masofa) va keyin u qattiq jismning tashqi chetini belgilovchi egri chiziqqa yetguncha \(x\) o'qi ostida davom etadi. Shunday qilib, biz bu ikki masofani qo'shishimiz kerak, lekin ehtiyot bo'lishimiz kerak, chunki "pastki" funktsiya aslida manfiy qiymatdir va shuning uchun pastki funktsiyadagi nuqtaning \(x\) o'qidan masofasi aslida: eskizda ko'rsatilganidek, \( - \left( { - 10 + 6x - {x^2}} \right)\). Tenglama oldidagi manfiy funktsiyaning manfiy qiymati ijobiy miqdorga aylantirilishini ta'minlaydi (bizning masofamiz uchun kerak). Tashqi radius bu ikki masofaning yig'indisi yoki,
\[{\mbox{Outer Radius}} = 8 - \left( { - 10 + 6x - {x^2}} \right) = 18 - 6x + {x^2}\]U holda halqaning maydoni,
\[\begin{align*}A\left( x \right) & = \pi \left[ {{{\left( {{\mbox{Outer Radius}}} \right)}^2} - {{\left( {{\mbox{Inner Radius}}} \right)}^2}} \right]\\ & = \pi \left[ {{{\left( {18 - 6x + {x^2}} \right)}^2} - {{\left( { - 2 + 6x - {x^2}} \right)}^2}} \right] = \pi \left( {320 - 192x + 32{x^2}} \right)\end{align*}\]4-qadam
Yakuniy bosqich - bu hajm uchun integralni o'rnatish va uni baholash.
1-bosqichdagi grafikdan biz qattiq jismdagi "birinchi" halqa \(x = 1\) da, "oxirgi" halqa esa \(x = 5\) da paydo bo'lishini ko'rishimiz mumkin. Bizning chegaralarimiz quyidagicha: \(1 \le x \le 5\).
Keyin hajm,
\[V = \int_{1}^{5}{{\pi \left( {320 - 192x + 32{x^2}} \right)\,dx}} = \left. {\pi \left( {320x - 96{x^2} + \frac{{32}}{3}{x^3}} \right)} \right|_1^5 = \require{bbox} \bbox[2pt,border:1px solid black]{{\frac{{896}}{3}\pi }}\]