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[Risolto] Un solido ha per base la regione R del piano cartesiano compresa

  

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Un solido ha per base la regione $R$ del piano cartesiano compresa tra il grafico della funzione $f(x)=\frac{1}{x^2+1}$ el'asse delle $x$ nell'intervallo $[0 ; 3]$; le sue sezioni ottenute su piani perpendicolari all' asse $x$ sono tutte triangoli isosceli di altezza $k x$, con $k \in \mathbb{R}$. Determinare $k$ in modo che il volume del solido sia pari a 2.
(Esame di Stato, Liceo scientifico, Scuole italiane all'estero (Americhe), Sessione ordinaria, 2016, quesito 4)
$$
\left\lfloor\left. k=\frac{8}{\ln 10} \right\rvert\,\right.
$$

photo 5913378812597486272 y
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photo 5913378812597486291 y

Per ottenere un volume devi integrare dei volumi infinitesimi. Se sei riuscito a risolverlo hai capito che il volume cercato è data dalla somma delle infinite "aree" dei triangoli isosceli che hanno per base proprio f(x) e per altezza invece kx.

Ho messo le virgolette perchè in realtà non sono aree, ma volumi infinitesimi. Come si ottengono questi volumi? Immaginando che ciascuna delle sezioni triangolari abbia uno spessore infinitesimo.

Questo spessore è preso nella direzione dell'asse x, quindi è proprio dx.



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Il quesito é molto semplice

https://www.desmos.com/calculator/1rbsn0dhcd

 

Per il generico triangolo isoscele

Altezza h(x) = kx

base y(x) = 1/(x^2 + 1)

così l'area della sezione é

St(x) = kx/(x^2 + 1)

V(k) = S_[xi,xf] St(x) dx =

= S_[0,3] 1/2 kx/(x^2+1) dx = k/4 [ln (1 + x^2)]_[0,3] =

= k/4 (ln 10 - ln 1) = k/4 ln 10

V(k*) = 2

k*/4 ln 10 = 2 => k* = 8/ln 10



Risposta
SOS Matematica

4.6
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