미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

회전체의 부피

문제

[11~12] 함수 f(x)={5x(x+2)(x<0)5x(x2)(x0)\displaystyle f ( x ) = \begin{cases} | 5 x ( x + 2 ) | & ( x & < & 0 ) \\ | 5 x ( x - 2 ) | & ( x & \geq & 0 ) \end{cases} 의 그래프가 그림과 같다. 11번과 12번의 두 물음에 답하시오.

닫힌구간 [0,1][ 0 , 1 ]에서 함수 y=f(x)y = f ( x )의 그래프와 xx축 및 직선 x=1x = 1로 둘러싸인 부분을 xx축의 둘레로 회전시켜 생기는 회전체의 부피는? [3점] 656π\displaystyle \frac{65}{6} \pi353π\displaystyle \frac{35}{3} \pi252π\displaystyle \frac{25}{2} \pi403π\displaystyle \frac{40}{3} \pi856π\displaystyle \frac{85}{6} \pi

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해설

[출제의도] 회전체의 부피를 구할 수 있는가? 닫힌 구간 [0,1]\left[ 0 , 1 \right]에서 함수 f(x)f \left( x \right)의 그래프와 xx축 및 직선 x=1x = 1로 둘러싸인 부분을 xx축의 둘레로 회전시켜 생기는 회전체의 부피를 VV라 하면 VV=π01{f(x)}2dx\displaystyle = \pi \int _{0} ^{1} {} \left\{ f \left( x \right) \right\} ^{2} dx =π0125x2(x2)2dx\displaystyle = \pi \int _{0} ^{1} {} 25 x ^{2} \left( x - 2 \right) ^{2} dx =25π01(x44x3+4x2)dx\displaystyle = 25 \pi \int _{0} ^{1} {} \left( x ^{4} - 4 x ^{3} + 4 x ^{2} \right) dx =25π[x55x4+43x3]01\displaystyle = 25 \pi \left[ \frac{x ^{5}}{5} - x ^{4} + \frac{4}{3} x ^{3} \right] _{0} ^{1} =403π\displaystyle = \frac{40}{3} \pi

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