Ứng dụng tích phân để tính thể tích
-
1150 lượt thi
-
20 câu hỏi
-
30 phút
Danh sách câu hỏi
Câu 1:
Cho hình (H) giới hạn bởi đồ thị hàm số y=f(x) , trục hoành và hai đường thẳng x=a,x=b. Thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay (H) quanh trục Ox là:
Thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay hình phẳng (H) giới hạn bởi đồ thị hàm số\[y = f\left( x \right)\] trục Ox và hai đường thẳng\[x = a,x = b(a < b)\] quanh trục Ox là: \[V = \pi \mathop \smallint \limits_a^b {f^2}\left( x \right)dx\]
Đáp án cần chọn là: C
>Câu 2:
Cho hình (H) giới hạn bởi đồ thị hàm số \[y = {x^3}\], trục hoành và hai đường thẳng x=0,x=1. Thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay (H) quanh trục Ox được tính bởi:
Đáp án cần chọn là: C
Câu 3:
Cho hình (H) giới hạn bởi đường cong \[{y^2} + x = 0\], trục Oy và hai đường thẳng y=0,y=1. Thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay (H) quanh trục Oy được tính bởi:
Ta có:\[{y^2} + x = 0 \Leftrightarrow x = - {y^2}\]
Vậy thể tích khối tròn xoay đó là:\[V = \pi \mathop \smallint \limits_a^b {f^2}\left( y \right)dy = \pi \mathop \smallint \limits_0^1 {\left( { - {y^2}} \right)^2}dy = \pi \mathop \smallint \limits_0^1 {y^4}dy\]
Đáp án cần chọn là: C
Câu 4:
Cho hình phẳng (H) giới hạn bởi \[y = \frac{1}{3}{x^3} - {x^2}\;\] và Ox. Thể tích khối tròn xoay sinh ra khi quay (H) quanh Ox bằng :
Ta có\(\frac{1}{3}x3 - x2 = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 0}\\{x = 3}\end{array}} \right.\)
\[V = \pi \mathop \smallint \limits_0^3 {\left( {\frac{1}{3}{x^3} - {x^2}} \right)^2}d{\rm{x\;}} = \pi \mathop \smallint \limits_0^3 \left( {\frac{1}{9}{x^6} - \frac{2}{3}{x^5} + {x^4}} \right)dx\]
\( = \pi \left( {\frac{1}{{63}}{x^7} - \frac{1}{9}{x^6} + \frac{1}{5}{x^5}} \right)\left| {_0^3} \right. = \frac{{81}}{{35}}\pi \)
Đáp án cần chọn là: A
Câu 5:
Kí hiệu (H) là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \[y = 2(x - 1){e^x}\], trục tung và trục hoành. Tính thể tích V của khối tròn xoay thu được khi quay hình (H) xung quanh trục Ox .
Xét giao điểm\[2\left( {x - 1} \right){e^x} = 0 \Leftrightarrow x = 1\]
Thể tích cần tính: \[V = \pi \mathop \smallint \limits_0^1 {\left[ {2\left( {x - 1} \right){e^x}} \right]^2}dx = 4\pi \mathop \smallint \limits_0^1 {\left( {x - 1} \right)^2}{e^{2x}}dx = \pi \left( {{e^2} - 5} \right)\]
(dùng máy tính thử)
Đáp án cần chọn là: D
Câu 6:
Thể tích khối tròn xoay thu được khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = {x^2} + 1;x = 0\] và tiếp tuyến của đồ thị hàm số \[y = {x^2} + 1\;\] tại điểm A(1;2) quanh trục Ox là
\[y' = 2x;y'\left( 1 \right) = 2\] suy ra phương trình tiếp tuyến là\[y = 2\left( {x - 1} \right) + 2 = 2x\]
Ta có: \[{x^2} + 1 = 2x \Leftrightarrow x = 1\]
Trong đoạn\[[0;1]\] thì \[{x^2} + 1 \ge 2x\] nên:
Thể tích khối tròn xoay
\[V = \pi \mathop \smallint \limits_0^1 \left[ {{{\left( {{x^2} + 1} \right)}^2} - {{\left( {2x} \right)}^2}} \right]dx = \pi \mathop \smallint \limits_0^1 \left( {{x^4} - 2{{\rm{x}}^2} + 1} \right)dx = \frac{8}{{15}}\pi \]
Đáp án cần chọn là: D
Câu 7:
Gọi V là thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = \sqrt x ,y = 0\;\] và x=4 quanh trục Ox . Đường thẳng \[x = a(0 < a < 4)\;\] cắt đồ thị hàm số \[y = \sqrt x \;\] tại M (hình vẽ bên).
Gọi V1 là thể tích khối tròn tạo thành khi quay quanh tam giác OMH quanh trục Ox. Biết rằng \[V = 2{V_{1\;}}\]. Khi đó:
Thể tích khối tròn xoay\(V = \pi \int\limits_0^4 {xdx = \pi \frac{{{x^2}}}{2}} \left| {_0^4} \right. = 8\pi \)
Suy ra\[{V_1} = 4\pi \]
Gọi N là giao điểm của đường thẳng x=a và trục hoành. Khi đó V1 là thể tích tạo được khi xoay hai tam giác OMN và MNH quanh trục Ox với N là hình chiếu của M trên OH.
Ta có \[{V_1} = \frac{1}{3}\pi .a.{\left( {\sqrt a } \right)^2} + \frac{1}{3}\pi .\left( {4 - a} \right).{\left( {\sqrt a } \right)^2} = \frac{4}{3}\pi a\]
Suy ra\[\frac{4}{3}\pi a = 4\pi \Rightarrow a = 3\]
Đáp án cần chọn là: D
Câu 8:
Cho hai hàm số \[y = {f_1}\left( x \right)\]và\(y = {f_2}\left( x \right)\) liên tục trên đoạn \[\left[ {a;b} \right]\;\]và có đồ thị như hình vẽ bên. Gọi S là hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị trên và các đường thẳng x=a,x=b. Thể tích V của vật thể tròn xoay tạo thành khi quay S quanh trục Ox được tính bởi công thức nào sau đây ?
Đáp án cần chọn là: A
Câu 9:
Thể tích khối tròn xoay thu được khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = \sqrt {2 - x} ;y = x\] xung quanh trục Ox được tính theo công thức nào sau đây?
Thể tích khối tròn xoay cần tìm là thể tích khối tròn xoay khi quay 2 hình phẳng (H1) và (H2) quanh trục Ox trong đó (H1) giới hạn bởi đường thẳng\[y = x;x = 0;x = 1\]và (H2) được giới hạn bởi các đường \[y = \sqrt {2 - x} ;x = 1;x = 2\]
Khi đó ta có:
Thể tích V cần tính chính bằng thể tích V1 của khối tròn xoay thu được khi quay hình (H1) xung quanh trục Ox cộng với thể tích V2 của khối tròn xoay thu được khi quay hình (H2) xung quanh trục Ox:\[V = \pi \mathop \smallint \limits_0^1 {x^2}dx + \pi \mathop \smallint \limits_1^2 (2 - x)dx\]
Đáp án cần chọn là: D
Câu 10:
Cho vật thể V được giới hạn bởi hai mặt phẳng x=a và x=b(a<b), mặt phẳng vuông góc với trục Ox cắt V theo thiết diện S(x). Thể tích của V được tính bởi:
Tính thể tích của vật thể giới hạn bởi các mặt phẳng\[x = a,x = b\]biết diện tích thiết diện cắt bởi mặt phẳng vuông góc trục Ox là\[S = S\left( x \right)\]
Công thức tính:\(\)\[V = \mathop \smallint \limits_a^b S\left( x \right)dx\]
Đáp án cần chọn là: A
Câu 11:
Cho vật thể V được giới hạn bởi hai mặt phẳng x=0 và x=−2, mặt phẳng vuông góc với trục Ox cắt V theo thiết diện \[S(x) = 2{x^2}\]. Thể tích của V được tính bởi:
Đáp án cần chọn là: C
Câu 12:
Tính thể tích V của phần vật thể giới hạn bởi hai mặt phẳng x=1 và x=3, biết rằng khi cắt vật thể bởi mặt phẳng vuông góc với trục Ox tại điểm có hoành độ \[x\;(1 \le x \le 3)\] thì được thiết diện là một hình chữ nhật có độ dài hai cạnh là 3x và \[\sqrt {3{x^2} - 2.} \]
Diện tích mỗi mặt thiết diện sẽ là :\[S\left( x \right) = 3x\sqrt {3{x^2} - 2} \]
\[V = \mathop \smallint \nolimits_1^3 3x\sqrt {3{x^2} - 2} dx = \frac{{124}}{3}\]
Đáp án cần chọn là: C
Câu 13:
Cho hình phẳng giới hạn bởi \[D = \left\{ {y = \tan x;\,\,y = 0;\,\,x = 0;\,\,x = \frac{\pi }{3}} \right\}.\] Thể tích vật tròn xoay khi D quay quanh trục Ox là \[V = \pi (a - \frac{\pi }{b}),\;\] với a,b∈R.. Tính \[T = {a^2} + 2b.\].
Thể tích vật tròn xoay cần tính là\[V = \pi \mathop \smallint \limits_0^{\frac{\pi }{3}} {\tan ^2}x\,{\rm{d}}x = \pi \mathop \smallint \limits_0^{\frac{\pi }{3}} \left( {\frac{1}{{{{\cos }^2}x}} - 1} \right)\,{\rm{d}}x.\]
\[\begin{array}{l} = \pi (tanx - x)\left| {_0^{\frac{\pi }{3}}} \right. = \pi \left( {\sqrt 3 - \frac{\pi }{3}} \right) = \pi \left( {a - \frac{\pi }{3}} \right)\\ \to \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a = \sqrt 3 }\\{b = 3}\end{array}} \right.\end{array}\]
Vậy \[T = {\left( {\sqrt 3 } \right)^2} + 2.3 = 9.\]
Đáp án cần chọn là: B
Câu 14:
Tính thể tích khi \[S = \left\{ {y = {x^2} - 4x + 6;\,\,y = - \,{x^2} - 2x + 6} \right\}\] quay quanh trục Ox.
Hoành độ giao điểm của hai parabol là\[{x^2} - 4x + 6 = - {x^2} - 2x + 6 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 0}\\{x = 1}\end{array}} \right.\]
Trong khoảng (0;1) thì\[12{x^3} - 36{x^2} + 24x > 0\] nên:
Thể tích vật tròn xoay cần tính là \[V = \pi \mathop \smallint \limits_0^1 \left| {{{\left( {{x^2} - 4x + 6} \right)}^2} - {{\left( { - \,{x^2} - 2x + 6} \right)}^2}} \right|{\rm{d}}x\]
\( = \pi \int\limits_0^1 {(12{x^3} - 36{x^2} + 24x)dx = \pi (3{x^4} - 12{x^3} + 12{x^2})} \left| {_0^1} \right. = 3\pi \)
Đáp án cần chọn là: D
Câu 15:
Thể tích khối tròn xoay sinh ra bởi phép quay xung quanh Ox của hình giới hạn bởi trục Ox và parabol \[(P):y = {x^2} - ax(a > 0)\;\]bằng V=2. Khẳng định nào dưới đây đúng ?
Phương trình hoành độ giao điểm của (P) và Ox là\[{x^2} - ax = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 0}\\{x = a}\end{array}} \right.\]
Khi đó, thể tích cần xác định cho bởi
\[V = \pi \mathop \smallint \limits_0^a {\left( {{x^2} - ax} \right)^2}{\rm{d}}x = \pi \mathop \smallint \limits_0^a \left( {{x^4} - 2a{x^3} + {a^2}{x^2}} \right){\rm{d}}x\]
\( = \pi \left( {\frac{{{x^5}}}{5} - \frac{{{\rm{a}}{{\rm{x}}^4}}}{2} + \frac{{{a^2}{x^3}}}{3}} \right)\left| {_0^a} \right. = \frac{{\pi {a^5}}}{{30}}\)
Mặt khác\[V = 2 \Rightarrow \frac{{\pi {a^5}}}{{30}} = 2 \Leftrightarrow a = \sqrt[5]{{\frac{{60}}{\pi }}} \in \left( {\frac{3}{2};2} \right).\]
Đáp án cần chọn là: C
Câu 16:
Cho hình phẳng (H) giới hạn bởi các đường \[y = - {x^2} + 2x\;\] và y=0. Tính thể tích của khối tròn xoay tạo thành khi quay hình (H) quanh trục Oy là
Ta có\[y = - {x^2} + 2x \Rightarrow {(x - 1)^2} = 1 - y \Rightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 1 - \sqrt {1 - y} }\\{x = 1 + \sqrt {1 - y} }\end{array}} \right.\]
Xét phương trình tung độ giao điểm
\[1 - \sqrt {1 - y} = 1 + \sqrt {1 - y} \Leftrightarrow \sqrt {1 - y} = 0 \Leftrightarrow y = 1\]
Khi đó, thể tích cần tính là
\[V = \pi \mathop \smallint \limits_0^1 \left| {{{\left( {1 + \sqrt {1 - y} } \right)}^2} - {{\left( {1 - \sqrt {1 - y} } \right)}^2}} \right|{\rm{d}}y = \left| {\pi \mathop \smallint \limits_0^1 4\sqrt {1 - y} \,{\rm{d}}y} \right|\]
Đặt \[\sqrt {1 - y} = t \Leftrightarrow 1 - y = {t^2} \Leftrightarrow dy = - 2tdt\]
Đổi cận: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{y = 0 \Leftrightarrow t = 1}\\{y = 1 \Leftrightarrow t = 0}\end{array}} \right.\)Khi đó \[\;V = \left| { - \pi \int\limits_1^0 {4t.2tdt} } \right| = \left| {8\pi \int\limits_1^0 {{t^2}dt} } \right| = \left| {8\pi \frac{{{t^3}}}{3}\left| {_0^1} \right.} \right| = \frac{{8\pi }}{3}\]
Đáp án cần chọn là: B
Câu 17:
Tính thể tích khối tròn xoay do hình phẳng giới hạn bởi đường \[\left( E \right):\frac{{{x^2}}}{{16}} + \frac{{{y^2}}}{9} = 1\]quay quanh Oy?
\[\frac{{{x^2}}}{{16}} + \frac{{{y^2}}}{9} = 1 \Leftrightarrow {x^2} = 16\left( {1 - \frac{{{y^2}}}{9}} \right) \Leftrightarrow x = \pm \frac{4}{3}\sqrt {9 - {y^2}} \]
Phương trình tung độ giao điểm của đồ thị (E) với Oy là
\(\frac{0}{{16}} + \frac{{{y^2}}}{9} = 1 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{y = - 3}\\{y = 3}\end{array}} \right.\)
Ta xét thể tích vật tròn xoay khi xoay hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số\[x = \frac{4}{3}\sqrt {9 - {y^2}} \] đường thẳng\[x = 0,y = 3,y = 0\] quanh trục Ox là:
\(V = \left| {\frac{{16}}{9}\pi \int\limits_0^3 {(9 - {y^2})dy} } \right| = \left| {\frac{{16}}{9}\pi \left( {9y - \frac{{{y^3}}}{3}} \right)\left| {_0^3} \right.} \right| = 32\pi \)
Khi đó thể tích cần tìm là\[2V = 64\pi \]
Đáp án cần chọn là: D
Câu 18:
Thể tích khối tròn xoay do hình phẳng giới hạn bởi các đồ thị \[y = - \,\sqrt {4 - {x^2}} ,\,\,{x^2} + 3y = 0\] quay quanh trục Ox là \[V = \frac{{a\pi \sqrt 3 }}{b}\], với a,b> và \(\frac{a}{b}\) là phân số tối giản. Tính tổng T=a+b.
\[{x^2} + 3y = 0 \Leftrightarrow y = - \frac{{{x^2}}}{3}\]
Hoành độ giao điểm là nghiệm của phương trình
\( - \sqrt {4 - {x^2}} = - \frac{{{x^2}}}{3} \Leftrightarrow 3\sqrt {4 - {x^2}} = {x^2}\)
\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{0 \le {x^2} \le 4}\\{{x^4} + 9{x^2} - 36 = 0}\end{array}} \right.\)
\[ \Leftrightarrow {x^2} = 3 \Leftrightarrow x = \pm \,\sqrt 3 .\]
Khi đó, thể tích khối tròn xoay cần tính là
\[V = \pi \mathop \smallint \limits_{ - {\kern 1pt} \sqrt 3 }^{\sqrt 3 } \left| {{{\left( { - \,\sqrt {4 - {x^2}} } \right)}^2} - {{\left( { - \,\frac{{{x^2}}}{3}} \right)}^2}} \right|\,{\rm{d}}x.\]
\[ = \pi \int\limits_{ - \sqrt 3 }^{\sqrt 3 } {\left| {(4 - {x^2}) - \frac{{{x^4}}}{9}} \right|} dx = \left| {\pi \left( {4x - \frac{{{x^3}}}{3} - \frac{{{x^5}}}{{45}}} \right)\left| {_{ - \sqrt 3 }^{\sqrt 3 }} \right.} \right|\]
\[ = 2\pi \left( {4\sqrt 3 - \sqrt 3 - \frac{{\sqrt 3 }}{5}} \right) = \frac{{28\pi \sqrt 3 }}{5}\]
Vậy
\(V = \frac{{28\pi \sqrt 3 }}{5} = \frac{{a\pi \sqrt 3 }}{b} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a = 28}\\{b = 5}\end{array}} \right. \Rightarrow T = a + b = 28 + 5 = 33.\)
Đáp án cần chọn là: A
Câu 19:
Tính thể tích hình xuyến do quay hình tròn có phương trình \[{x^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} = 1\] khi quanh trục Ox..
Xét\[\left( C \right):{x^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} = 1\] có tâm\[I\left( {0;2} \right),\] bán kính\[R = 1.\] Như vậy
Nửa (C) trên ứng với \[2 \le y \le 3\] có phương trình\[y = {f_1}\left( x \right) = 2 + \sqrt {1 - {x^2}} \] với\[x \in \left[ { - \,1;1} \right].\]
Nửa (C) dưới ứng với\[1 \le y \le 2\] có phương trình\[y = {f_2}\left( x \right) = 2 - \sqrt {1 - {x^2}} \] với\[x \in \left[ { - \,1;1} \right].\]
Khi đó, thể tích khối tròn xoay cần tính là
\[V = \pi \mathop \smallint \limits_{ - {\kern 1pt} 1}^1 \left[ {{{\left( {2 + \sqrt {1 - {x^2}} } \right)}^2} - {{\left( {2 - \sqrt {1 - {x^2}} } \right)}^2}} \right]\,{\rm{d}}x = 8\pi \mathop \smallint \limits_{ - {\kern 1pt} 1}^1 \sqrt {1 - {x^2}} \,{\rm{d}}x.\]
Đặt\[x = \sin t \Leftrightarrow {\rm{d}}x = \cos t\,{\rm{d}}t\] và đổi cận\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = - 1 \Rightarrow t = - \frac{\pi }{2}}\\{x = 1 \Rightarrow t = \frac{\pi }{2}}\end{array}} \right.\)
Khi đó
\[\;V = 8\pi \int\limits_{ - \frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{2}} {\sqrt {co{s^2}t} } .costdt = 4\pi \int\limits_{ - \frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{2}} {(1 + cos2t)dt = 4\pi \left( {t + \frac{1}{2}sin2t} \right)} \left| {_{ - \frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{2}} = 4{\pi ^2}} \right.\]
Đáp án cần chọn là: B
Câu 20:
Gọi (D1) là hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = 2\sqrt x ,y = 0\;{\rm{ }}v\`a \;x = 2020,\], (D2) là hình phẳng giới hạn bởi các đường \[y = \sqrt {3x} ,y = 0\] và \[x = 2020.\]. Gọi V1,V2 lần lượt là thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay (D1) và (D2) xung quanh trục Ox. Tỉ số \(\frac{{{V_1}}}{{{V_2}}}\) bằng:
Ta có: (D1) là hình phẳng giới hạn bởi các đường\[y = 2\sqrt x ,\,\,y = 0\] và\[x = 2020,\]
\[ \Rightarrow {V_1} = \pi \mathop \smallint \limits_0^{2020} \left| {{{\left( {2\sqrt x } \right)}^2}} \right|dx = \pi \int\limits_0^{2020} {4xdx = 2\pi {x^2}} \left| {_0^{2020}} \right. = 2\pi {.2020^2}.\]
\[\left( {{D_2}} \right)\] là hình phẳng giới hạn bởi các đường\[y = \sqrt {3x} ,\,\,y = 0\] và\[x = 2020\]
\[ \Rightarrow {V_2} = \pi \mathop \smallint \limits_0^{2020} \left| {{{\left( {\sqrt {3x} } \right)}^2}} \right|dx = \pi \int\limits_0^{2020} {3xdx = \frac{3}{2}\pi {x^2}} \left| {_0^{2020}} \right. = \frac{3}{2}\pi {.2020^2}.\]
\[ \Rightarrow \frac{{{V_1}}}{{{V_2}}} = \frac{{2\pi {{.2020}^2}}}{{\frac{3}{2}\pi {{.2020}^2}}} = \frac{4}{3}.\]
Đáp án cần chọn là: A