[2009年] 设非负函数y=y(x)(x≥0)满足微分方程xy″一y′+2=0.当曲线y=y(x)过原点时,其与直线x=1及y=0围成平面区域D的面积为2,求D绕y轴旋转所得的旋转体体积.

admin2019-04-05  36

问题 [2009年]  设非负函数y=y(x)(x≥0)满足微分方程xy″一y′+2=0.当曲线y=y(x)过原点时,其与直线x=1及y=0围成平面区域D的面积为2,求D绕y轴旋转所得的旋转体体积.

选项

答案由初始条件求出所给微分方程的特解,进而求出旋转体体积. 先求解不显含y的微分方程,求出y(x)的表示式.令y′=p,则y″=[*],原方程化为 [*],即 xp′一p=-2, 亦即[*], 故[*]+C1,所以p=2+C1x,其中C1为任意常数. 在[*]=2+C1x两边积分得到y=2x+C1x2/2+C2,其中C2为任意常数. 由y(0)=0得到C2=0.又由 2=∫01y(x)dx=∫01(2x+[*]C1x2)dx=[*] 从而C1=6,于是非负函数为y=x+3x2(x≥0). 在第一象限曲线y=f(x)可表示为x=[*]与x=1的交点为(1,5),于是D(见图1.3.5.6)围绕y轴旋转所得旋转体的体积为 V=∫05π×12dy一∫055πx2dy=5π一V1, 其中 V1=∫05πx2dy=∫05π·[*]一1)2dy =[*], 故 V=5π一39π/18=51π/18=17π/6. [*]

解析
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