Я вижу, что в задании есть много повторяющихся и немного запутанных фрагментов, связанные с вычислением объема тела методом вращения вокруг оси (использование формулы объема с интегралом и радиусом). Попробуем разобраться и пошагово решить пример.
Задача
Вам нужно найти объем тела, полученного вращением области между кривыми и осями, по данным уравнениям.
Из вашего текста выделим наиболее важные части:
- Уравнения функции:
\( y = x + 7 \)
\( y = x + 79 \)
\( y = 9 - x^2 \) - Значения \( x \), по которым берутся границы: \( x=1 \) и \( x=-2 \).
- Формулы для объема с использованием метода дисков или washers (колец):
\[ V = \pi \int_{x_1}^{x_2} \left[ R_\text{внешний}^2 - R_\text{внутренний}^2 \right] dx \]
Шаг 1. Определение области и границы интегрирования
Из уравнений и данных видно, что:
- Верхняя кривая: \( y = 9 - x^2 \) — парабола.
- Линейные функции: \( y = x + 7 \) и \( y = x + 79 \).
Парабола пересекается с линиями в определенных точках.
Давайте уточним области вращения и границы.
Шаг 2. Выбор кривых для интегрирования
Задача подразумевает вращение части области между кривыми.
По тексту, границы — это \( x = -2 \) и \( x = 1 \).
На этих пределах:
- Величина \( y \) от \( 9 - x^2 \), которая ограничивает область сверху (или снизу в зависимости от ориентации).
- Линейные функции \( y = x + 7 \) и \( y = x + 79 \).
Шаг 3. Построение области и формулы объема
Предположим, что тело вращается вокруг оси \( x \). Тогда радиусы для метода дисков (или цилиндров):
- Внутренний радиус: \( R_\text{внутр} = y_\text{нижняя функция} \)
- Внешний радиус: \( R_\text{внешний} = y_\text{верхняя функция} \)
Рассмотрим, что задает внешние и внутренние радиусы в каждом варианте.
Шаг 4. Формулы объема, приведенные в условии
Из текста есть пример формулы:
\[ V = \pi \int_{x=-2}^{x=1} [(9 - x^2)^2 - (x + 7)^2] dx \]
Это похоже на классический случай, когда получаем объем тела вращения, и радиусы связаны с функциями.
Итоговое решение:
Объем тела при вращении вокруг оси x (использование формулы диска/колец):
\[ V = \pi \int_{-2}^1 \left[(\text{внешний радиус})^2 - (\text{внутренний радиус})^2 \right] dx \]
где:
- Внешний радиус: \( R_\text{внешний} = 9 - x^2 \) (верхняя кривая),
- Внутренний радиус: \( R_\text{внутренний} = x + 7 \) (нижняя кривая).
Шаг 5. Вычисление интеграла
Подставим выражения:
\[ V = \pi \int_{-2}^1 [(9 - x^2)^2 - (x + 7)^2] dx \]
Раскроем квадраты:
\[ (9 - x^2)^2 = 81 - 18x^2 + x^4 \] \[ (x + 7)^2 = x^2 + 14x + 49 \]
Теперь подставим:
\[ V = \pi \int_{-2}^1 [81 - 18x^2 + x^4 - (x^2 + 14x + 49)] dx \]
Объединим подобные члены:
\[ V = \pi \int_{-2}^1 [81 - 18x^2 + x^4 - x^2 - 14x - 49] dx \]
\[ V = \pi \int_{-2}^1 [ (81 - 49) - (18x^2 + x^2) - 14x + x^4 ] dx \]
\[ V = \pi \int_{-2}^1 [32 - 19x^2 - 14x + x^4] dx \]
Шаг 6. Вычисление интегралов по частям
Разбиваем интеграл:
\[ V = \pi \left[ \int_{-2}^1 32 dx - \int_{-2}^1 19x^2 dx - \int_{-2}^1 14x dx + \int_{-2}^1 x^4 dx \right] \]
Вычисляем эти интегралы по отдельности.
Шаг 7. Решение каждого интеграла:
\(\int 32 dx = 32x\)
\(\int 19x^2 dx = 19 \cdot \frac{x^3}{3} = \frac{19}{3} x^3\)
\(\int 14x dx = 14 \cdot \frac{x^2}{2} = 7x^2\)
\(\int x^4 dx = \frac{x^5}{5}\)
Шаг 8. Подставим пределы и посчитаем
Общий объем:
\[ V = \pi \left[ 32x - \frac{19}{3} x^3 - 7x^2 + \frac{x^5}{5} \right]_{x=-2}^{x=1} \]
Посчитаем для \( x=1 \):
\[ 32(1) - \frac{19}{3}(1)^3 - 7(1)^2 + \frac{(1)^5}{5} = 32 - \frac{19}{3} - 7 + \frac{1}{5} \]
Общий числитель: \( 32 - 7 = 25 \)
\[ \Rightarrow 25 - \frac{19}{3} + \frac{1}{5} \]
Приведем к общему знаменателю 15:
\[ 25 = \frac{375}{15} \] \[ \frac{19}{3} = \frac{95}{15} \] \[ \frac{1}{5} = \frac{3}{15} \]
Значит:
\[ \frac{375}{15} - \frac{95}{15} + \frac{3}{15} = \frac{375 - 95 + 3}{15} = \frac{283}{15} \]
Теперь для \( x = -2 \):
\[ 32(-2) - \frac{19}{3}(-2)^3 - 7(-2)^2 + \frac{(-2)^5}{5} \]
Рассчитаем по частям:
- \( 32 \times -2 = -64 \)
- \( -2^3 = -8 \), так что \( - \frac{19}{3} \times -8 = \frac{19}{3} \times 8 = \frac{152}{3} \)
- \( (-2)^2 = 4 \), так что \( -7 \times 4 = -28 \)
- \( (-2)^5 = -32 \), так что \( \frac{-32}{5} = -\frac{32}{5} \)
Общий результат для \( x=-2 \):
\[ -64 + \frac{152}{3} - 28 - \frac{32}{5} \]
Обозначим все через общий знаменатель 15:
\[ -64 = -\frac{960}{15} \] \[ \frac{152}{3} = \frac{760}{15} \] \[ -28 = -\frac{420}{15} \] \[ -\frac{32}{5} = -\frac{192}{15} \]
Сумма:
\[ -\frac{960}{15} + \frac{760}{15} - \frac{420}{15} - \frac{192}{15} = \frac{-960 + 760 - 420 - 192}{15} \]
Общий числитель:
\[ -960 + 760 = -200 \] \[ -200 - 420 = -620 \] \[ -620 - 192 = -812 \]
Итак:
\[ \frac{-812}{15} \]
Итоговое выражение для объема:
\[ V = \pi \left( \frac{283}{15} - \left( -\frac{812}{15} \right) \right) = \pi \left( \frac{283}{15} + \frac{812}{15} \right) = \pi \frac{1095}{15} \]
Сократим:
\[ \frac{1095}{15} = 73 \]
Итог:
\[ \boxed{ V = 73 \pi } \]
Ответ:
Объем полученного тела равен \( \boxed{73 \pi} \).
Если нужно более подробно разобрать каждую часть или есть дополнительные условия, сообщите!