Здравствуйте! В вашем сообщении содержится большой объем текста с повторяющимися фрагментами и, похоже, задачей, связанной с вычислением объема фигуры с помощью интеграла (на основе формулы объема тела вращения). Постараюсь помочь разобраться и подробно объяснить решение.
Что задаёт задача?
На основе представленного текста можно понять, что речь идет о вычислении объема тела, полученного вращением области вокруг оси (предположительно, вокруг оси \( x \)). Есть несколько выражений, связанных с функциями и интегралами.
Основные этапы решения:
- Определение функций и ограничений области.
- Формулировка интеграла для вычисления объема тела вращения.
- Вычисление интеграла.
Анализ данных:
Исходные функции:
\( y = x + 79 - x^2 \)
и
\( y = x + 7 \)
Значения для \( x \):
\( x = 1 \) и \( x = -2 \)
Формулы для объема \( V \) заданы через интегралы с множителем \( \pi \):
\[ V = \pi \int_{a}^{b} [(функция\ 1)^2 - (функция\ 2)^2] dx \]
или аналогично.
Почему именно эти функции?
Похоже, что область ограничена графиками функций \( y = x + 79 - x^2 \) и \( y = x + 7 \), и взято вращение вокруг оси \( x \). Область между этими графиками ограничена по \( x \) в точках \( -2 \) и \( 1 \).
Формула для объема тела вращения (формула washers/discs):
Если вращать область между двумя кривыми \( y_1(x) \) и \( y_2(x) \), то объем:
\[ V = \pi \int_{a}^{b} [(y_1(x))^2 - (y_2(x))^2] dx \]
где \( [a, b] \) — интервал по \( x \).
Влияющие параметры:
Даны три варианта интегралов:
\(\displaystyle V = \pi \int_{-2}^{1} \left[(9 - x^2)^2 - (x + 7)^2 \right] dx\)
\(\displaystyle V = \frac{\pi}{12} \int_{-2}^{1} (x^4 - 18x^2 + 81 - x^2 - 14x - 49) dx\)
\(\displaystyle V = \frac{\pi}{12} \int_{-2}^{1} (x^4 - 19x^2 - 14x + 32) dx\)
Какой из вариантов правильный?
Рассмотрим первый — он выглядит наиболее логичным, так как он соответствует классической формуле для объема вращения двух функций. Первый вариант:
\[ V = \pi \int_{-2}^1 \left[(9 - x^2)^2 - (x + 7)^2 \right] dx \]
Шаги решения:
- Раскроем скобки внутри интеграла.
- Проинтегрируем полученное выражение по \( x \).
- Подставим границы.
Дробление задачи:
Раскроем скобки:
\[ (9 - x^2)^2 = 81 - 18x^2 + x^4 \]
\[ (x + 7)^2 = x^2 + 14x + 49 \]
Отсюда:
\[ (9 - x^2)^2 - (x + 7)^2 = (81 - 18x^2 + x^4) - (x^2 + 14x + 49) \]
Объединим подобные члены:
\[ x^4 - 18x^2 - x^2 - 14x + 81 - 49 \]
\[ x^4 - 19x^2 - 14x + 32 \]
Итог:
Объем:
\[ V = \pi \int_{-2}^{1} (x^4 - 19x^2 - 14x + 32) dx \]
Решение интеграла:
Запишем интеграл:
\[ V = \pi \int_{-2}^{1} (x^4 - 19x^2 - 14x + 32) dx \]
Рассчитаем по частям:
\[ \int x^4 dx = \frac{x^5}{5} \]
\[ \int x^2 dx = \frac{x^3}{3} \]
\[ \int x dx = \frac{x^2}{2} \]
\[ \int dx = x \]
Подставим границы \( x = -2 \) и \( x = 1 \):
\[ V = \pi \left[ \frac{x^5}{5} - 19 \frac{x^3}{3} - 14 \frac{x^2}{2} + 32x \right]_{-2}^{1} \]
Вычислим по значениям границ:
Для \( x=1 \):
\[ \frac{1^5}{5} - 19 \frac{1^3}{3} - 14 \frac{1^2}{2} + 32 \times 1 = \frac{1}{5} - 19 \times \frac{1}{3} - 14 \times \frac{1}{2} + 32 \]
\[ = \frac{1}{5} - \frac{19}{3} - 7 + 32 \]
Приведем к общему знаменателю 15:
\[ = \frac{3}{15} - \frac{95}{15} - \frac{105}{15} + \frac{480}{15} = \left( 3 - 95 - 105 + 480 \right) \div 15 \]
\[ = (3 - 95 - 105 + 480) / 15 = (3 - 200 + 480) / 15 = (283) / 15 \]
Для \( x=-2 \):
\[ \frac{(-2)^5}{5} - 19 \frac{(-2)^3}{3} - 14 \frac{(-2)^2}{2} + 32 \times (-2) \]
Вычислим по частям:
\[ (-2)^5 = -32 \\ (-2)^3 = -8 \\ (-2)^2 = 4 \]
Тогда:
\[ -32/5 - 19 \times (-8)/3 - 14 \times 4/2 + 32 \times (-2) \]
\[ = -\frac{32}{5} + \frac{152}{3} - 28 - 64 \]
Общий знаменатель 15:
\[ - \frac{96}{15} + \frac{760}{15} - \frac{420}{15} - \frac{225}{15} \]
Сумма:
\[ (-96 + 760 - 420 - 225) / 15 = (760 - 96 - 420 - 225) / 15 \]
\[ = (760 - 96) = 664, \quad 664 - 420 = 244, \quad 244 - 225 = 19 \]
Итого:
\[ 19/15 \]
Итоговое значение:
\[ V = \pi \left( \frac{283}{15} - \frac{19}{15} \right) = \pi \frac{283 - 19}{15} = \pi \frac{264}{15} = \frac{264 \pi}{15} \]
Окончательный ответ:
\[ \boxed{ V = \frac{264 \pi}{15} } \]
Итог:
Используемый интеграл:
\[ V = \pi \int_{-2}^1 \left[(9 - x^2)^2 - (x+7)^2 \right] dx \]
Результат:
\[ \boxed{V = \frac{264 \pi}{15}} \]
Если вас интересует более детальный разбор или есть вопросы — пишите!