미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

회전체의 부피

문제

두 곡선 y=1x\displaystyle y = \frac{1}{\sqrt{x}}, y=lnxx\displaystyle y = \sqrt{\frac{\ln x}{x}}와 직선 x=1x = 1로 둘러싸인 부분을 xx축의 둘레로 회전시킨 회전체의 부피는 VV이다. 100Vπ\displaystyle \frac{100 V}{\pi}의 값을 구하시오. [3점]

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50

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해설

1x=lnxx\displaystyle \frac{1}{\sqrt{x}} = \sqrt{\frac{\ln x}{x}} 에서 lnx=1\displaystyle \sqrt{\ln x} = 1 이므로 lnx=1\ln x = 1 \therefore x=ex = e V=π1e{(1x)2(lnxx)2}dx\displaystyle V = \pi \int _{1} ^{e} {} \left\{ \left( \frac{1}{\sqrt{x}} \right) ^{2} - \left( \sqrt{\frac{\ln x}{x}} \right) ^{2} \right\} dx =π1e(1lnxx)dx\displaystyle = \pi \int _{1} ^{e} \left( \frac{1 - \ln x}{x} \right) dx 이때, 1lnx=t1 - \ln x = t라 하면 1x=dtdx\displaystyle - \frac{1}{x} = \frac{dt}{dx}이고 x=1x = 1일 때 t=1t = 1, x=ex = e일 때 t=0t = 0이므로 V=π10t(dt)\displaystyle V = \pi \int _{1} ^{0} t ( - dt ) =π01tdt\displaystyle = \pi \int _{0} ^{1} t dt =π[12t2]01=π2\displaystyle = \pi \left[ \frac{1}{2} t ^{2} \right] _{0} ^{1} = \frac{\pi}{2} \therefore 100Vπ=50\displaystyle \frac{100 V}{\pi} = 50

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