A.实用解题工具

第 1 组:特殊曲线

心形线

表达式:

极坐标:

直角坐标:

参数方程:

图形:

弧长

面积:

体积:

表面积:

阿基米德螺旋线:

表达式:

极坐标:

参数方程:

图形:

注:这里只展示θ在[0,2π]上的图像。

弧长

不定积分公式:

面积

笛卡尔叶形线:

表达式:

直角坐标:

极坐标:

参数方程:

图形:

渐近线:

当 t→-1时,x→∞,y→∞,故叶形线没有水平与铅直渐近线

故叶形线有唯一的斜渐近线

笔记→参数方程求渐近线:

对于曲线的参数方程

①若

为水平渐近线。

②若

③若

为斜渐近线。

面积

记第一象限围成的面积为

玫瑰线:

表达式:

图形:

三叶玫瑰线

四叶玫瑰线

面积

三叶玫瑰线所围成的面积

四叶玫瑰线所围成的面积

星形线:

表达式:

直角坐标:

极坐标:

参数方程:

图形:

弧长:

星形线全长为,那么每一象限的星形线弧长就为

面积

体积

表面积

摆线:

表达式:

参数方程:

图形:

注:摆线图像以为周期,这里只展示θ在上的图像。

弧长

面积

旋转体积

注:红色为 x 轴,绿色为 y 轴,蓝色为 z 轴。

绕x轴旋转

绕 y 轴旋转

表面积

第 2 组: 形心坐标计算公式

  1. 平面图形的形心坐标为其中

曲面、立体等的形心坐标公式可依此类推:

( 曲面, 仅数一);( 立体, 仅数一)

  1. 已知形心, 可简化积分, 如:(其他同理)

第 3 组: 求解截面已知立体的体积

截面已知立体的体积其中是垂直于 x 轴的平面截立体所得到的截面面积

B. 核心问题及解题方法总结

1. 利用古尔丁定理求体积

古尔丁定理:由平面形状绕和它的同一个平面上的轴旋转而产生的族转体的体积,等于平面形状面积乘以平面形状的几何中心经过的距离的积:

例题 1. 设,则圆域绕直线旋转一周所形成的旋转体的体积是

【解】

【细节说明】圆心就是圆域的几何中心, 其坐标为.圆域绕直线旋转一周时, 几何中心走过的轨迹为圆,其半径为, 故几何中心经过的距离。另一方面圆域的面积

所以

2. 双纽线的上下限

计算双纽线相关问题时。注意参数的上下限。具体参考下面例题。

例题 1. 曲线所围成的区域的面积为,当时, 与同阶的无穷小有几个 ( )

(A) 1 个 (B) 2 个 (C) 3 个 (D) 4 个

【解】选 B

区域边界的极坐标方程为.由

分析:

说法1:

说法2:

说法3:

说法4:

所以 1.2 与同阶。故选 B

3. 求解定积分的证明题

定积分证明题的主要方法有:

  1. 化为变限函数,从而利用函数单调性

  2. 利用积分中值定理

  3. 利用

例题 1. (1994,2)设上连续且递城, 证明: 当时,

【解法 1】用函数单调性.

递减,为唯一驻点, 且由正变负,的极大值点也是最大值点; 由此, 最小点必为端点

【笔记】连续函数在闭区间必能取到最大和最小值。若可导函数最小值点在区间内部, 则必为驻点, 此时与驻点唯一矛盾。从而有

命题得证.

【笔记】定积分不等式证明问题, 将上限换成, 就是函数单调性的问题。这是非常重要的命题方式

【解法 2】用积分中值定理。

为分清两中值的大小, 需要分别在两区间内用积分中值定理:

其中,: 又因递减,.上式的右端大于零, 问题得证.

【笔记】积分中值定理是定积分或重积分中非常重要的命题方式