(1)
y=0 のとき x2+1=4 x2=3 x=±3
V=2π∫03(4−x2−1)2dx=2π∫03(4−x2−24−x2+1)dx=2π∫03(5−x2)dx−4π∫034−x2dx
第2項で x=2sint とおくと dx=2costdt x:0→3 t:0→3π これから
=2π[5x−31x3]03−4π∫03π4−4sin2t⋅2costdt=2π(53−3)−16π∫03πcos2tdt
=8π3−8π∫03π(1+cos2t)dt=8π3−8π[t+21sin2t]03π=8π3−8π(3π+43)=63π−38π2
(2)
2π∫02{(1−4x2+1)2−(−1−4x2+1)2}dx
x=2sint とおくと dx=2costdt x:0→2 t:0→2π これから
=2π∫02π{(cost+1)2−(−cost+1)2}⋅2costdt=4π∫02π(cos2t+2cost+1−cos2t+2cost−1)costdt
=16π∫02πcos2tdt=16π⋅21⋅2π=4π2
(3)
V=π∫0e(1)2dx−π∫1e(logx)2dx=π[x]0e−π{[logx⋅(xlogx−x)]1e−∫1ex1(xlogx−x)dx}
=eπ−π{(e−e)−∫1e(logx−1)dx}=eπ+π[xlogx−x−x]1e=eπ+π(e−e−e+1+1)=2π
(4)
V=π∫a−ra+r(r2−(x−a)2+b)2−(−r2−(x−a)2+b)2dx
x−a=rsint とおくと dx=rcost x:a−r→a+r t:−2π→2π これから
=π∫−2π2π{(rcost+b)2−(−rcost+b)2}rcostdt
=π∫−2π2π(r2cos2t+2rbcost+b2−r2cos2t+2rbcost−b2)rcostdt=π∫−2π2π4rbcost⋅rcostdt
=4πr2b∫−2π2πcos2tdt=2πr2b∫−2π2π(1+cos2t)dt=2πr2b[t+21cos2t]−2π2π=2πr2b(2π+2π)=2π2r2b