微积分入门|ap微积分历年真题( 三 )


所以 , 我们可以这样理解dx:“将原本用短条宽度x计算的数值 , 看作趋向于0的‘精确值’ 。”
总结一下 , 德尔塔()和英文小写字母d分别在以下情况中使用 。
德尔塔()——当存在宽度(宽度大于0)之时 。
英文小写字母d——当宽度趋向于0 , 计算极限数值时 。
另外 , 虽然微积分中会出现各种各样的公式、符号 , 不过初学者最开始不太理解这些东西也没有关系 , 对和d也同样如此 。
感觉和逻辑初中入学考试中的积分
我们来思考两方面内容:“有效分割图形的方法”和“积分符号的使用方法” 。为了便于讲解 , 我选取了初中入学考试试题 , 并尝试使用积分方法解答 。
下面 , 我们将接触到旋转体 。旋转体的体积是日本高中教科书中必定会出现的内容 , 初中入学考试中则常常会出现简单的旋转体题目 , 例如下面的题目 。
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如图所示 , 存在一个半径为2 cm的圆板 , 距离该圆板圆心4 cm处存在一条竖轴 , 让圆板以竖轴为轴旋转一周 , 求出此时所形成的图形的体积 。

题目出自日本东海大学附属高轮台高等学校中等部2007年入学考试试题 , 内容表述有部分修改 。
该如何解答这个问题?
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圆板绕轴旋转一周 , 这时会变成什么样的图形呢?
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如图43所示 , 圆板旋转后就变成了这种甜甜圈形 。这种甜甜圈的形状在数学中被称作圆环体 。
为了计算出圆环体的体积 , 我们来寻找最朴素的“积分”法 。那什么样的方法最有效呢?
如图44所示 ,  我们可以考虑从水平方向切割圆环体 。
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如图45所示 , 切割圆环体所得的截面如同从一个大圆中挖去了一个同心的小圆 。求截面面积的话 , 只要知道大圆和小圆的半径就可以了 。计算方法和计算钵体截面面积时的相同 。
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难点在于 , 圆的半径该如何计算呢?
下面来尝试将我们的思路画到题目给出的图中 。取旋转轴为x轴 , 并将各个点标注上字母(图46) 。
在x轴取点H 。这样一来 , 图45截面上的两个圆 , 大圆的半径为AH , 小圆的半径为BH 。
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实际上 , 我们的思路中最关键的一点在于“用H的高度去切割圆环体” 。着眼于这点就可以发现:我们可以使用勾股定理 。
接着 , 设点A、点B的中点为M 。这时 , 根据勾股定理可知 , AM(BM)的长为根号下4?x2 。也就是说 , 大圆的半径AH为
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小圆的半径BH为
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具体的计算过程在此省略 。
圆环体的体积可以看作是 , 在从下面(x=?2)到上面(x=2)的范围内 , 众多厚度为x的截面积(薄切片)的组合(截面积之和) 。使用积分符号 , 可以用如下表示:
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这样一来 , 我们就求出了圆环体的体积 。
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我们来思考一下这个式子中“有意义的部分” 。从整体结构看 , 16可以最后乘进去 , 所以可以先不管它 。首先应该求的部分是
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但是 , 这种办法并非能轻易想到 。所以 , 在目前的阶段 , 大家可不必过分在意 , 先继续往下读 。
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