미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

입체도형의 부피

문제

그림과 같이 곡선 y=x+1x(x+lnx)\displaystyle y = \sqrt{\frac{x + 1}{x \left( x + \ln x \right)}}xx축 및 두 직선 x=1x = 1, x=ex = e로 둘러싸인 부분을 밑면으로 하는 입체도형이 있다. 이 입체도형을 xx축에 수직인 평면으로 자른 단면이 모두 정사각형일 때, 이 입체도형의 부피는? [3점]

ln(e+1)\ln \left( e + 1 \right)ln(e+2)\ln \left( e + 2 \right)ln(e+3)\ln \left( e + 3 \right)ln(2e+1)\ln \left( 2 e + 1 \right)ln(2e+2)\ln \left( 2 e + 2 \right)

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해설

직선 x=t(1te)x = t \left( 1 \leq t \leq e \right)를 포함하고 xx축에 수직인 평면으로 자른 단면의 넓이를 S(t)S \left( t \right)라 하면 S(t)=t+1t(t+lnt)\displaystyle S \left( t \right) = \frac{t + 1}{t \left( t + \ln t \right)} 따라서 구하는 부피를 VV라 하면 V=1eS(t)dt=1et+1t(t+lnt)dt\displaystyle V = \int _{1} ^{e} {S \left( t \right) dt} = \int _{1} ^{e} {\frac{t + 1}{t \left( t + \ln t \right)} dt} t+lnt=st + \ln t = s라 하면 dsdt=t+1t\displaystyle \frac{ds}{dt} = \frac{t + 1}{t}이고 t=1t = 1일 때 s=1s = 1, t=et = e일 때 s=e+1s = e + 1이므로 V=1e+11sds=[lns]1e+1=ln(e+1)\displaystyle V = \int _{1} ^{e + 1} {\frac{1}{s} ds} = \left[ \begin{array}{l} \ln \left| s \right| \begin{matrix} \\ \end{matrix} \end{array} \right] _{1} ^{e + 1} = \ln \left( e + 1 \right)

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