有一平底容器,其内侧壁是由曲线x=φ(y)(y≥0)绕y轴旋转而成的旋转曲面(如图),容器的底面圆的半径为2m.根据设计要求,当以3m3/min的速率向容器内注入液体时,液面的面积将以πm3/mln的速率均匀扩大(假设注入液体前,容器内无液体) (1)根

admin2017-04-24  41

问题 有一平底容器,其内侧壁是由曲线x=φ(y)(y≥0)绕y轴旋转而成的旋转曲面(如图),容器的底面圆的半径为2m.根据设计要求,当以3m3/min的速率向容器内注入液体时,液面的面积将以πm3/mln的速率均匀扩大(假设注入液体前,容器内无液体)

(1)根据t时刻液面的面积,写出t与φ(y)之间的关系式;
(2)求曲线x=φ(y)的方程.

选项

答案(1)设t时刻液面高度为y,则由题设知此时液面面积为 πφ2(y)=4π+πt 从而 t=φ2(y)一4 (2)液面高度为y时,液体的体积为 π∫0yφ2(u) du=3t=3φ2(y)一12 上式两边对y求导得 πφ2(y)=6φ(y)φ(y) 解此方程得 φ(y)=[*] 由φ(0)=2知C=2. 故所求曲线方程为 [*]

解析
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