Примеры решения задач / Интегральное исчисление / Приложения интегрального исчисления / 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
решения некоторых задач
Поставим вопрос об объеме тела T. При этом речь здесь должна идти не только о вычислении объема, но прежде всего о логическом определении этого понятия*.
Разобъем промежуток [a, b] точками x0 < a < x1 < x2 < ... < xn = b и проведем плоскости x = xk. Эти плоскости разрежут тело T на n тонких слоев.
В простых случаях каждый такой слой можно приближенно принять за цилиндр с объемом
F(xk)(xk+1 - xk)
[мы считаем, что прямой цилиндр с основанием, имеющим площадь F, и высотой h имеет объем V = Fh]. Поэтому величину суммы
естественно считать приближенной мерой объема V тела T (причем в этот момент рассуждения у нас все еще нет точного определения этого понятия!). Но тогда опять-таки естественно принять (что мы и делаем) за самое определение объема V предел суммы σ при λ = max(xk+1 - xk) → 0. Доказывать это определение (как и всякое другое), конечно, не надо. Вместо этого надо подчеркнуть, что упомянутый предел для рассмотренного класса тел всегда существует, т. к σ есть интегральная сумма непрерывной функции F(x). Из этого же обстоятельства немедленно вытекает и формула
(2)
позволяющая вычислять объем тела по площадям его поперечных сечений**.
Рассмотрим несколько примеров.
решения некоторых задач
-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18-
___________________________________
* Здесь понятие объема рассматривается лишь в связи с использованием интеграла (однократного) для вычисления объема и общего определения не дается.
** Так как форма сечения T(x) оказалась несущественной, а объем выразился лишь через площадь этого сечения, то из (2) вытекает
Принцип Кавальери для объемов. Если два тела I и II содержатся между двумя параллельными плоскостями P и Q и обладают тем свойством, что в сечении их любой плоскостью R, параллельной P и Q, получаются фигуры, имеющие одинаковую площадь, то объемы тел I и II равны.
Ясно также, что в том случае, когда упомянутые площади находятся в некотором постоянном отношении (не зависящем от выбора плоскости R), то в том же отношении будут находиться и объемы тел.
|