作者rygb (疾風影)
看板trans_math
標題Re: [微分] 幾題微分的應用
時間Tue May 17 20:18:42 2011
※ 引述《mic790909 (阿翰)》之銘言:
: ※ 引述《iamOsaka (歐沙卡)》之銘言:
: : 以下幾題小弟怎麼算都錯,請版上高手解惑,感激不盡! <(_ _)>
: : 1. 半徑為R cm的球形碗,以每秒a cm^3的速率注入水,
: : 求在水深高度為y=R/2時,水面上升的速率? 解:4a/3π(R^2)(cm/sec)
: : 2. 某球體內充滿氣體,今氣體以2 ft^2/min的速率溢出,
: : 求當球體半徑為12ft時,球表面積減少之速率? 解:-1/3 (ft^2/min)
: : 3. 某等腰三角形兩邊之長均10公分,而其夾角為θ,以知θ每分鐘增加2°,
: : 試求夾角為30°時,該三角型面積的變率? 解:5(3)^(1/2) π/18
: 我也跟原PO一樣 第一題怎麼算都錯
: 根據王X微積分內的解法 當水深y時體積為V(y)=π(Ry^2-(1/3)y^3)
: 所以當y=R/2時 體積應為(5/24)πR^3
: 此時dv/dt=a=(dR/dt)(5/8)πR^2 , dR/dt=8a/5πR^2
: 所以題求水面上升速率應該是dy/dt=(1/2)dR/dt=4a/5πR^2
: 但與答案不同,想請問一下板上高手
: 我這樣的解法錯在哪裡?是哪邊的觀念有問題呢?
: 謝謝~!
剛看了一下題目 拿起筆算了一下
發現你的V(y)有問題
如果你是直接套用書上的公式 可能是打錯字
恩 V(y) 應該改為 π[R*R*y - (1/3)* (y^3)]
然後應該就可以得到答案了
下面提供我的作法:
在紙上畫一個上半圓 原點定為 上半圓的最左側
利用旋轉體可得 V(h)=∫(y*y*π)dx (from 0~h , y = (R^2-x^2)^1/2 )
dV dh |
已知 ---- = a ; 求 ---- | R = ?
dt dt |h = ---
2
dV
---- = (R^2-h^2)*π (微積分基本定理,注意符號!)
dh
dh dh dV 1
---- = ---- ---- = ------------ * a
dt dV dt (R^2-h^2)*π
put h = R/2 , we get
dh | aπ 4
---- | = ----- * ---
dt |h = R/2 R^2 3
恩 ,大概是如上 如果有更好的方法或錯誤 請其他大大分享指教囉
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 114.34.122.244
1F:推 mic790909:感謝這位大大,但是V(y)應該沒有錯 140.123.10.100 05/17 20:22
2F:→ mic790909:而之前有一篇解答用不同方法算過 答案 140.123.10.100 05/17 20:22
3F:→ mic790909:也是4a/3piR^2 140.123.10.100 05/17 20:24
4F:→ mic790909:阿 似乎只有最後步驟計算錯誤 拍謝 140.123.10.100 05/17 20:25
5F:推 mic790909:算了多次v沒錯 能請r大列一下你算的過程 140.123.10.100 05/17 20:37
6F:→ mic790909:嗎? 或許我連算體積都有問題@@ 麻煩了! 140.123.10.100 05/17 20:37
7F:→ rygb:你的V(y) 是怎麼得到的? 114.34.122.244 05/17 20:45
8F:→ rygb:因為你說根據別人的做法 所以我不太知道 114.34.122.244 05/17 20:46
9F:推 mic790909:我是算一個平面半徑為R^2-(R-y)^2開根號 61.227.189.58 05/17 21:12
10F:→ mic790909:平面面積為pi*R^2-(R-y)^2 再對Y軸積分 61.227.189.58 05/17 21:13
11F:→ mic790909:積分範圍從0~y所以得到V(y)的式子這樣@@ 61.227.189.58 05/17 21:14
12F:→ rygb:然後從你所說的 對Y軸積分 出來好像不是你 114.34.122.244 05/17 21:21
13F:→ rygb:打得式子喔 114.34.122.244 05/17 21:21
14F:推 mic790909:平面面積是pi*(R^2-(R-y)^2)才對 沒打清 61.227.189.58 05/17 21:31
15F:→ mic790909:楚抱歉 而5/24(piR^3)是代y=R/2的結果 61.227.189.58 05/17 21:33
有辦法"詳細"說明一下 你的V(y)的得出方法嗎?
1. 你的平面長甚麼樣子
2. 你對y軸積分的式子
因為可能我們所說的有點落差 為了盡快找到你的問題
很明顯地你唯一的問題就是v(y)的式子
※ 編輯: rygb 來自: 114.34.122.244 (05/17 21:40)
16F:推 mic790909:好的 謝謝r大那麼有耐心@@ 我是用補習班 61.227.189.58 05/17 21:45
17F:→ mic790909:所教的圓盤法 將球切為許多片圓形 而因 61.227.189.58 05/17 21:47
18F:→ mic790909:為半徑為R 當假設水深為y時 所切的小片 61.227.189.58 05/17 21:47
19F:→ mic790909:圓形半徑就為R^2-(R-y)^2 再開根號 61.227.189.58 05/17 21:49
20F:→ mic790909:所以小片圓形面積就為半徑平方再*pi 61.227.189.58 05/17 21:49
21F:→ mic790909:半徑平方就等於上述式子不開根號 61.227.189.58 05/17 21:50
22F:→ mic790909:故所得小片圓形面積為pi*(2Ry-y^3) 再 61.227.189.58 05/17 21:52
23F:→ mic790909:對y做積分 则當假設水深為y時得到V(y) 61.227.189.58 05/17 21:53
24F:→ mic790909:而pi*(2Ry-y^3)對y積分為Ry^2-(1/3)y^3 61.227.189.58 05/17 21:54
25F:→ mic790909:再乘以pi 就是我寫的V(y)了 61.227.189.58 05/17 21:55
26F:→ mic790909:以上就是我對V的求法 麻煩r大指教@@ 61.227.189.58 05/17 21:56
看來詳細說明後 是小的不才= =
原本以為是你積分過程的問題 其實你的V(y)也是對的
而且.. 我用你的V(y) 也得到 書上的答案
回頭檢視
dr
那---- 是?
dt
※ 編輯: rygb 來自: 114.34.122.244 (05/17 22:00)
27F:推 mic790909:嗯@@ 那就是我求面積沒錯 但這題過程做 61.227.189.58 05/17 22:04
28F:→ mic790909:錯了 我的dr/dt 是由v對t微分後 得到 61.227.189.58 05/17 22:04
29F:→ mic790909:(5/8)piR^2(dR/dt) 是由y代R/2所得 61.227.189.58 05/17 22:06
30F:→ rygb:V=? v=? 114.34.122.244 05/17 22:07
31F:→ mic790909:而dv/dt=a=(5/8)piR^3(dR/dt) 所以得 61.227.189.58 05/17 22:07
32F:→ mic790909:V是我一開始寫的那式子V(y) 61.227.189.58 05/17 22:08
33F:→ rygb:所以小v是流速? 114.34.122.244 05/17 22:09
34F:→ mic790909:dR/dt=(8a)/5piR^2 而當y=R/2時 dy/dt= 61.227.189.58 05/17 22:10
35F:→ mic790909:沒有小v@@ 我的V都是V(y) 61.227.189.58 05/17 22:10
36F:→ mic790909:dy/dt=(1/2)dR/dt=(1/2)*[(8a)/5piR^2] 61.227.189.58 05/17 22:12
※ 編輯: rygb 來自: 114.34.122.244 (05/17 22:13)
37F:→ mic790909:呃 不太懂 V是體積 dV/dt是每秒注入a 61.227.189.58 05/17 22:14
38F:→ mic790909:所以我怎麼求答案都應該是(4a)/5piR^2 61.227.189.58 05/17 22:15
39F:→ mic790909:才對@@ 61.227.189.58 05/17 22:15
40F:→ rygb:晚上腦子有點亂= = 原諒我 114.34.122.244 05/17 22:16
41F:→ mic790909:不會 我比較不好意思 61.227.189.58 05/17 22:16
42F:→ rygb:問題在.. 變數和常數 114.34.122.244 05/17 22:16
43F:→ rygb:因為你先把y值帶進去了 114.34.122.244 05/17 22:17
44F:→ rygb:除此之外 R 一直是半徑 你裝水時 R=CONST. 114.34.122.244 05/17 22:18
45F:→ rygb:dR/dt = 0 .. f'(y) 和 f'(y=0) 有很大的不同 114.34.122.244 05/17 22:19
46F:推 mic790909:阿 所以我算體積時y應該代R/4? 我算一下 61.227.189.58 05/17 22:20
47F:→ rygb:不是= = 是說你應先求dv/dy 再帶入該點y值 114.34.122.244 05/17 22:21
48F:→ mic790909:好像不是 我再想一下 不好意思@@ 61.227.189.58 05/17 22:21
49F:→ rygb:不能先帶入y值 在求其微分值 114.34.122.244 05/17 22:23
50F:→ rygb:因為先帶入在微分 相當於 你微分常數 114.34.122.244 05/17 22:23
51F:推 mic790909:阿阿阿 我懂了!! 耶! 謝謝r大 麻煩你那 61.227.189.58 05/17 22:28
52F:→ mic790909:麼久 不好意思 感恩!!~ 61.227.189.58 05/17 22:29
53F:→ rygb:不會 , 我誤解你意思 耽誤時間 :P 114.34.122.244 05/17 22:29