设曲线y=f(x),其中y=f(x)是可导函数,且f(x)>0.

1个回答

  • 解题思路:将曲边梯形的面积通过定积分S=∫t1f(x)dx求出来,曲边梯形绕x轴旋转一周所得立体体积通过V=π∫t1f2(x)dx求出来;再根据条件V=πtS得到一个关于t的方程,方程两边对t求导即可求出f(t),从而求得曲线方程.

    ∵曲边梯形的面积为:S=

    ∫t1f(x)dx,

    旋转体的体积为:V=π

    ∫t1f2(x)dx,

    则由题可知:V=πtS,

    即:π

    ∫t1f2(x)dx=πt

    ∫t1f(x)dx,

    化简为:

    ∫t1f2(x)dx=t

    ∫t1f(x)dx,

    上式两边对t同时求导,得:

    f2(t)=

    ∫t1f(x)dx+tf(t),①,

    ①式两边继续求导,得:

    2f(t)f′(t)=f(t)+tf′(t)+f(t),

    化简可得

    (2f(t)-t)f′(t)=2f(t)

    而:y=f(t)

    继续化简得:

    [dt/dy+

    1

    2yt=1,

    这是一阶线性微分方程,其中:P(y)=

    1

    2y,Q(y)=1,

    解之得:t=c•y−

    1

    2]+

    2

    3y,其中C为待定常数

    在①式中令t=1,则:f2(1)=0+f(1),

    而f(x)>0,

    ∴f(1)=1

    代入t=cy−

    1

    2+

    2

    3y,得:c=

    1

    3,

    ∴t=

    1

    3(

    1

    y+2y),

    所以该曲线方程为:2y+

    1

    y−3x=0.

    点评:

    本题考点: 空间曲线方程的概念.

    考点点评: 熟悉平面图形的面积公式和旋转体的体积公式,是解决这个问题的基础.但还需要熟悉建立微分方程和解一阶线性微分方程的技巧.此题方能解决.