미적분Ⅱ정적분의 활용수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

정사각형 단면 부피

문제

그림과 같이 곡선 y=x+π4sin(π2x)\displaystyle y = \sqrt{x + \frac{\pi}{4} \sin \left( \frac{\pi}{2} x \right) ^{}}xx축 및 두 직선 x=1x = 1, x=4x = 4로 둘러싸인 도형을 밑면으로 하는 입체도형이 있다. 이 입체도형을 xx축에 수직인 평면으로 자른 단면이 모두 정사각형일 때, 이 입체도형의 부피를 구하시오. [4점]

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해설

[출제의도] 정적분을 활용하여 문제해결하기 xx축에 수직인 평면으로 자른 단면의 넓이를 S(x)S \left( x \right)라 하면 S(x)={x+π4sin(π2x)}2\displaystyle S \left( x \right) = \left\{ \sqrt{x + \frac{\pi}{4} \sin \left( \frac{\pi}{2} x \right) ^{}} \right\} ^{2} 입체도형의 부피 VVVV=14S(x)dx=14{x+π4sin(π2x)}dx\displaystyle = \int _{1} ^{4} {S \left( x \right) dx = \int _{1} ^{4} {\left\{ x + \frac{\pi}{4} \sin \left( \frac{\pi}{2} x \right) \right\} dx}} =[12x212cos(π2x)]14=7\displaystyle = \left[ \frac{1}{2} x ^{2} - \frac{1}{2} \cos \left( \frac{\pi}{2} x \right) \right] _{1} ^{4} = 7

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