Uppgift 2
Betrakta funktionen $f(x) = \frac{\sqrt{x-1}}{4-x}$, där $1 \leq x \leq 3$. Beräkna volymen av den kropp som uppstår när grafen till $f$ roteras runt $x$-axeln.
Analys II · 2024-01-12
Betrakta funktionen $f(x) = \frac{\sqrt{x-1}}{4-x}$, där $1 \leq x \leq 3$. Beräkna volymen av den kropp som uppstår när grafen till $f$ roteras runt $x$-axeln.
Vi ska integrera $f(x)^2=(x-1)/(4-x)^2$. Partialbråksuppdelning:
$$\frac{x-1}{(4-x)^2}=\frac{A}{4-x}+\frac{B}{(4-x)^2}.$$
Detta ger med handpåläggning (dvs. multiplikation med $(4-x)^2$ och gränsvärdesbetraktning $x\to4$) att $B=3$, och sedan följer det vidare att $A=-1$. Rotationsvolymen $V$ ges därför av
$$\begin{aligned}
V&=\pi\int_1^3f(x)^2\,dx
=\pi\int_1^3\left(-\frac1{4-x}+\frac3{(4-x)^2}\right)\,dx\\
&=\pi\left[\ln(4-x)+\frac3{4-x}\right]_1^3
=\pi(2-\ln3).
\end{aligned}$$