プリンキピア

第6章積分の応用

Chapter Review Exercises章の復習問題

Exercises 435–438練習問題 435–438
True or False? Justify your answer with a proof or a counterexample.
次の文は正しいか。証明または反例で説明せよ。
Exercise 435問題 435
The amount of work to pump the water out of a half-full cylinder is half the amount of work to pump the water out of the full cylinder.
半分まで水が入った円柱形タンクを空にする仕事は、満水のときの仕事の半分である。
Solution解き方
False
誤り
Exercise 436問題 436
If the force is constant, the amount of work to move an object from x=a to x=b is F(b−a).
力が一定なら、物体をx=aからx=bまで動かす仕事はF(b−a)である。
Exercise 437問題 437
The disk method can be used in any situation in which the washer method is successful at finding the volume of a solid of revolution.
円環法で回転体の体積を求められる場合は、どんな場合でも円板法を使える。
Solution解き方
False
誤り
Exercise 438問題 438
If the half-life of seaborgium-266 is 360 ms, then k=(ln(2))/360.
シーボーギウム266の半減期が360 ms なら、減衰定数はk=(ln(2))/360である。
Exercises 439–442練習問題 439–442
For the following exercises, use the requested method to determine the volume of the solid.
次の各問では、指定された方法で立体の体積を求めよ。
Exercise 439問題 439
The volume that has a base of the ellipse x2/4+y2/9=1 and cross-sections of an equilateral triangle perpendicular to the y-axis. Use the method of slicing.
底面が楕円x2/4+y2/9=1で、y軸.に垂直な断面が正三角形である立体。断面積を積分する方法を使うこと。
Solution解き方
163 units3
163 単位3
Exercise 440問題 440
The region bounded by the curve y = x2 – x and the x-axis from x=1tox=4, rotated around the y-axis using the washer method
曲線y = x2 – xと x 軸の間の、x=1~x=4までの領域を y 軸の周りに回転させる。円環法を使うこと。
Exercise 441問題 441
x=y2 and x=3y rotated around the y-axis using the washer method
x=y2とx=3yで囲まれた領域を y 軸の周りに回転させる。円環法を使うこと。
Solution解き方
162π5
162π5
Exercise 442問題 442
x=2y2−y3,x=0,andy=0 rotated around the x-axis using cylindrical shells
x=2y2−y3,x=0,およびy=0で囲まれた領域を x 軸の周りに回転させる。円筒殻法を使うこと。
Exercises 443–451練習問題 443–451
For the following exercises, find
次の各問では、以下を求めよ。
  1. the area of the region,
    領域の面積。
  2. the volume of the solid when rotated around the x-axis, and
    x 軸の周りに回転させた立体の体積。
  3. the volume of the solid when rotated around the y-axis. Use whichever method seems most appropriate to you.
    y 軸の周りに回転させた立体の体積。最も適していると思う方法を使うこと。
Exercise 443問題 443
y=x3,x=0,y=0,andx=2
y=x3,x=0,y=0,およびx=2
Solution解き方
a. 4, b. 128π7, c. 64π5
a. 4b. 128π7c. 64π5
Exercise 444問題 444
y=x2−xandx=0
y=x2−xおよびx=0
Exercise 445問題 445
[T] y=ln(x)+2andy=x
[T] y=ln(x)+2およびy=x
Solution解き方
a. 1.949, b. 21.952, c. 17.099
a. 1.949b. 21.952c. 17.099
Exercise 446問題 446
y=x2 and y=x
y=x2 および y=x。
Exercise 447問題 447
y=5+x, y=x2, x=0, and x=1
y=5+x、y=x2、x=0、x=1で囲まれた領域。
Solution解き方
a. 316, b. 452π15, c. 31π6
a. 316b. 452π15c. 31π6
Exercise 448問題 448
Below x2+y2=1 and above y=1−x
x2+y2=1の上半円の下、y=1−xの上にある領域。
Exercise 449問題 449
Find the mass of ρ=e−x on a disk centered at the origin with radius 4.
原点を中心とする半径4.の円板で、半径方向の密度がρ=e−xのとき、質量を求めよ。
Solution解き方
245.282
245.282
Exercise 450問題 450
Find the center of mass for ρ=tan2x on x∈(−π4,π4).
区間x∈(−π4,π4)で、線密度がρ=tan2xの物体の重心を求めよ。
Exercise 451問題 451
Find the mass and the center of mass of ρ=1 on the region bounded by y=x5 and y=x.
y=x5とy=xに囲まれた領域で、密度がρ=1のとき、質量と重心を求めよ。
Solution解き方
Mass: 12, center of mass: (1835,922)
質量:12。重心:(1835,922)。
Exercises 452–453練習問題 452–453
For the following exercises, find the requested arc lengths.
次の各問では、指定された弧長を求めよ。
Exercise 452問題 452
The length of x for y=cosh(x) from x=0tox=2.
xを変数として、y=cosh(x)のx=0~x=2までの弧長。
Exercise 453問題 453
The length of y for x=3−y from y=0 to y=4
yを変数として、x=3−yのy=0からy=4までの弧長。
Solution解き方
17+18ln(33+817)
17+18ln(33+817)
Exercises 454–457練習問題 454–457
For the following exercises, find the surface area and volume when the given curves are revolved around the specified axis.
次の各問では、曲線や領域を指定された軸の周りに回転させたときの、曲面の面積と立体の体積を求めよ。
Exercise 454問題 454
The shape created by revolving the region between y=4+x, y=3−x, x=0, and x=2 rotated around the y-axis.
y=4+x、y=3−x、x=0、x=2で囲まれた領域を y 軸の周りに回転させてできる形。
Exercise 455問題 455
The loudspeaker created by revolving y=1/x from x=1 to x=4 around the x-axis.
y=1/xのx=1からx=4までの部分を x 軸の周りに回転させてできる、ラウドスピーカーの形。
Solution解き方
Volume: 3π4, surface area: π(2−sinh−1(1)+sinh−1(16)−25716)
体積:3π4。曲面の面積:π(2−sinh−1(1)+sinh−1(16)−25716)。
Exercise 456問題 456
For this exercise, consider the Karun-3 dam in Iran. Its shape can be approximated as an inverted isosceles triangle spanning across the river, with height 205 m and width (across the top of the dam) 388 m. Assume the current depth of the water is 180 m. The density of water is 1000 kg/m3. Find the total force on the wall of the dam.
イランのカールーン3ダムを考える。川を横切る正面を、高さ205 m、上端の幅388 m の逆向きの二等辺三角形で近似する。水深を180 m、水の密度を1000 kg/m3として、ダムの壁が受ける力の合計を求めよ。
Exercise 457問題 457
You are a crime scene investigator attempting to determine the time of death of a victim. It is noon and 45°F outside and the temperature of the body is 78°F. You know the cooling constant is k=0.00824min−1. When did the victim die, assuming that a human’s temperature is 98°F ?
死亡時刻を推定する数理モデルを考える。正午の外気温は45°F、遺体の温度は78°Fである。冷却定数をk=0.00824min−1.、死亡時の体温を98°Fと仮定すると、死亡時刻はいつと推定されるか。
Solution解き方
11:02 a.m.
午前11時2分。
Exercises 458練習問題 458
For the following exercise, consider the stock market crash in 1929 in the United States. The table lists the Dow Jones industrial average per year leading up to the crash.
次の問題では、米国での1929年の株価大暴落を考える。表は暴落前の各年のダウ工業株平均を示している。
Source: http://stockcharts.com/freecharts/historical/djia19201940.html
出典:http://stockcharts.com/freecharts/historical/djia19201940.html
Years after 1920
1920年からの経過年数
Value ($)
値(ドル)
1
63.90
3
100
5
110
7
160
9
381.17
Exercise 458問題 458
[T] The best-fit exponential curve to these data is given by y≈48.70656754×1.223961577x Why do you think the gains of the market were unsustainable? Use first and second derivatives to help justify your answer. What would this model predict the Dow Jones industrial average to be in 2014 ?
[T] 表のデータについて、ln y を x の1次関数として最小二乗回帰すると、指数モデルy≈48.70656754×1.223961577xを得る。市場の上昇が持続不可能だったのはなぜだと考えるか。1階・2階導関数を使って説明せよ。また、このモデルが予測する2014年のダウ工業株平均はいくらか。
Exercises 459–460練習問題 459–460
For the following exercises, consider the catenoid, the only solid of revolution that has a minimal surface, or zero mean curvature. A catenoid in nature can be found when stretching soap between two rings.
英語のヒント
次の各問では、カテノイドを考える。これは平均曲率が0の極小曲面であり、平面を除けば唯一の回転極小曲面である。2つの輪の間に石けん膜を張ると、この形が現れる。
Exercise 459問題 459
Find the volume of the catenoid y=cosh(x) from x=−1tox=1 that is created by rotating this curve around the x-axis, as shown here.
図のように、y=cosh(x)のx=−1~x=1までの部分をx軸の周りに回転させてカテノイドを作る。その内側にある立体の体積を求めよ。
懸垂線を軸の周りに回転させてできる、中央がくびれた曲面、カテノイド。

OpenStax, Rice University; Calculus Volume 1. · CC BY-NC-SA 4.0

Solution解き方
π(1+sinh(1)cosh(1))
π(1+sinh(1)cosh(1))
Exercise 460問題 460
Find surface area of the catenoid y=cosh(x) from x=−1 to x=1 that is created by rotating this curve around the x-axis.
y=cosh(x)のx=−1からx=1までの部分をx軸。の周りに回転させてできる、カテノイドの面積を求めよ。
catenary
懸垂線
a curve in the shape of the function y=acosh(x/a) is a catenary; a cable of uniform density suspended between two supports assumes the shape of a catenary
y=acosh(x/a)の形の曲線。密度が一様なケーブルを2点の間につり下げ、自重だけが作用するとき、この形になる。