利用定积分求旋转体体积的问题,如图所示。求解题思路及草图

图3是答案,说实话,不是很明白公式为什么这么写;如果把公式中的y和x的位置对调,不知道可以吗?以及答案中的第一行的最后,为什么是 d cosθ ,而不是dθ ?

其实就是在求旋转体体积的定积分公式中,进行了变量替换,只不过新的变量没用t表示而用θ表示了而已。当然,由于被积函数中含有y,所以所作代换不是通常的一个简单的x=φ(t),而是用一组(两个)方程x=a(1+cosθ)cosθ、y=a(1+cosθ)sinθ给出的。
计算体积V时,其中的y就用上述后一个方程代替即可,而dx则要由第一个方程去计算。这么做了,题主就不会有疑问了。追问

dx我就是用第一个方程去做,可是算出来的结果和答案不一样

就是图3红色水性笔标注的那一地方 不一样

追答

如果不考虑别的因素,求x的微分是
dx=-asinθ(1+2cosθ)dθ(注意前面有负号!)。
但若考虑到被积函数实际是cosθ的函数,求x的微分时就不要 求到自变量的微分dθ,而求到cosθ的微分d(cosθ)会更好。这时
dx=d[a(1+cosθ)cosθ]
=acosθd(1+cosθ)+a(1+cosθ)d(cosθ)
=acosθd(cosθ)+a(1+cosθ)d(cosθ)
=a(1+2cosθ)d(cosθ).
求到这一步如果令cosθ=t(其实不用真引入新变量,只要想着cosθ是一个整体就够!),积分就会变成t的多项式的积分了

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