求曲线x^2+y^2=3ax与x^2+y^2=根号3 ay所围成的面积 高数题 定积分的应用 用极坐标方程解.图形是什么样的

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/03 05:18:24
求曲线x^2+y^2=3ax与x^2+y^2=根号3 ay所围成的面积 高数题 定积分的应用 用极坐标方程解.图形是什么样的

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求曲线x^2+y^2=3ax与x^2+y^2=根号3 ay所围成的面积 高数题 定积分的应用 用极坐标方程解.图形是什么样的

求曲线x^2+y^2=3ax与x^2+y^2=根号3 ay所围成的面积 高数题 定积分的应用 用极坐标方程解.图形是什么样的
令x = rcosθ、y = rsinθ
x² + y² = 3ax
→ r² = 3a·rcosθ
→ r = 3acosθ
x² + y² = √3ay
→ r² = √3a·rsinθ
→ r = √3asinθ
所以在极坐标下求由r = 3acosθ和r = √3asinθ的公共面积.
在0 ≤ θ ≤ 2π里解{r = 3acosθ、r = √3asinθ
3acosθ = √3asinθ
√3 = tanθ
θ = π/3 or θ = 4π/3、当θ = 4π/3时r = √3·a·(- √3/2) = - 3a/2 < 0、所以舍去
0→π/3的面积属于r = √3asinθ的部分

π/3→π/2的面积属于r = 3acosθ的部分
所以根据∫(α→β) (1/2)r²(θ) dθ
公共部分的面积
= ∫(0→π/3) (1/2)(√3asinθ)² dθ + ∫(π/3→π/2) (1/2)(3acosθ)² dθ
= (- 1/16)(3√3 - 4π)a² + (3/16)(2π - 3√3)a²
= (a²/8)(5π - 6√3)


图形如下.
红色部分就是0→π/3,r = √3asinθ围成的面积
蓝色部分就是π/3→π/2,r = 3acosθ围成的面积、图中我代入了a = 2以便作图
公共面积就是这两个部分加起来的.两圆的交点就是(0,0)、(π/3,3a/2)