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设曲线y=f(x),其中y=f(x)是可导函数,且f(x)>0.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/10 05:52:46
设曲线y=f(x),其中y=f(x)是可导函数,且f(x)>0.
已知曲线y=f(x)与直线y=0,x=1及x=t(t>1)所围成的曲边梯形,绕x轴旋转一周所得的立体体积值是绕曲边梯形面积值的πt倍,求该曲线方程.
∵曲边梯形的面积为:S=
∫t1f(x)dx,
旋转体的体积为:V=π
∫t1f2(x)dx,
则由题可知:V=πtS,
即:π
∫t1f2(x)dx=πt
∫t1f(x)dx,
化简为:
∫t1f2(x)dx=t
∫t1f(x)dx,
上式两边对t同时求导,得:
f2(t)=
∫t1f(x)dx+tf(t),①,
①式两边继续求导,得:
2f(t)f′(t)=f(t)+tf′(t)+f(t),
化简可得
(2f(t)-t)f′(t)=2f(t)
而:y=f(t)
继续化简得:

dt
dy+
1
2yt=1,
这是一阶线性微分方程,其中:P(y)=
1
2y,Q(y)=1,
解之得:t=c•y−
1
2+
2
3y,其中C为待定常数
在①式中令t=1,则:f2(1)=0+f(1),
而f(x)>0,
∴f(1)=1
代入t=cy−
1
2+
2
3y,得:c=
1
3,
∴t=
1
3(
1

y+2y),
所以该曲线方程为:2y+
1

y−3x=0.