AYLANMA SIRT YUZASI TA`RIFI VA UNING ANIQ INTEGRAL
YORDAMIDA IFODALANISHI
Reja:
1.
Aylanma sirt yuzasi ta’rifi.
2.
Aylanma sirt yuzini aniq integral yordamida hisoblash
Aylanma sirt yuzini hisoblash.
Aytaylik,
( )
f x
funksiya
[ ; ]
a b
kesmada
aniqlangan, nomanfiy, va uzluksiz hosilaga ega bo‘lsin. Uning grafigi bo‘lgan
AB
egri chiziqni
Ox
o‘qi atrofida aylantirish natijasida aylanma sirt hosil bo‘ladi (21-
rasm). Shu sirtning yuzini aniq integral yordamida aniqlaymiz.
Buning uchun
[ ; ]
a b
ning biror bo‘linishini olamiz:
0
1
1
...
...
k
k
n
a
x
x
x
x
x
b
.
Bo‘linish nuqtalaridan
Oy
o‘qqa paralel to‘g‘ri chiziqlarni o‘tkazib, ularni
AB
yoygacha davom ettiramiz. Buning natijasida
AB
yoy ham
N
k
(x
k
;f(x
k
))
nuqtalar yordamida
n
ta bo‘lakka bo‘linadi. Endi
A=N
0
, N
1
, …,N
n
=B
nuqtalarni
ketma-ket tutashtirib, siniq egri chiziq hosil qilamiz.
21-rasm
AB
yoyni
Ox
o‘qi atrofida aylantirish natijasida hosil bo‘ladigan aylanma
sirtning yuzi deb siniq chiziqni
Ox
o‘qi atrofida aylantirishdan hosil bo‘ladigan
sirt yuzining
N
k-1
N
k
vatarlar eng kattasining uzunligi nolga intilgandagi limitini
qabul qilamiz.
Ma’lumki,
2
2
1
1
1
(
)
( (
)
(
))
k
k
k
k
k
k
N
N
x
x
f x
f x
vatar uzunligi nolga intilganda
0
k
x
va aksincha. Shuning uchun kelgusida
limitni
1
max
0
k
k n
x
uchun ko‘rib o‘tamiz.
N
k-1
N
k
vatarni
Ox
o‘qi atrofida aylantirganda kesik konus
sirti hosil bo‘ladi va uning yuzi
1
1
2
(
)
2
( )
2
k
k
k
k
k
f x
f x
S
N
N
Shu tarzda
hosil qilingan yuzlarning
n
tasini qo‘shsak, siniq chiziq
yordamida
hosil qilingan sirt yuzi
P
n
kelib chiqadi:
1
1
1
(
)
(
)
2
,
2
n
k
k
n
k
k
k
k
k
f x
f x
P
l
l
N
N
.
Uni boshqacha ko‘rinishda yozish mumkin:
1
1
1
1
(
)
(
)
(
)
(
)
2
2
(
),
2
2
n
n
k
k
k
k
n
k
k
k
k
k
f x
f x
f x
f x
P
s
s
l
bunda
k
s
mos ravishda
N
k-1
va
N
k
nuqtalar orasidagi yoy uzunligi.
Ma’lumki,
0
k
x
da
0
k
s
Shuningdek,
1
(
)
( )
2
k
k
f x
f x
bo‘linma
1
(
)
k
f x
va
( )
k
f x
lar orasidagi son bo‘lib,
f(x)
funksiya uzluksiz bo‘lganidan,
shunday
1
(
;
)
k
k
k
x
x
mavjudki,
1
(
)
( )
( )
2
k
k
k
f x
f x
f
bo‘ladi.
max ( )
a x b
M
f x
deb belgilaylik.
0
da
P
n
ning tarkibidagi ikkinchi
qo‘shiluvchi
1
1
1
1
1
1
(
)
(
)
0
2
(
)
2
(
)(
)
2
2
(
)
2
0,
n
n
k
k
k
k
k
k
k
k
k
n
n
n
k
k
k
k
k
k
k
f x
f x
s
l
f
s
l
M
s
l
M
s
l
chunki
0
1
1
lim
n
n
k
k
k
k
l
s
L
(yuqoridagi shartlarda
AB
yoyning to‘g‘rilanuvchiligi nazarda tutilgan).
Demak,
0
0
1
lim
2 lim
(
)
2
( )
b
n
n
k
k
k
a
P
f
s
f x ds
bo‘ladi, ya’ni aylanma
sirtning yuzi
2
2
( )
2
( ) 1
( )
b
b
a
a
S
f x ds
f x
f x dx
formula bilan ifodalanadi.
Agar to‘g‘rilanuvchi yoy tenglamasi
( ),
( )
x
t
y
t
(
)
t
parametrik
ko‘rinishda berilgan bo‘lib,
( )
t
va
( )
t
lar uzluksiz hosilalarga ega bo‘lsa, u
holda sirtning yuzi
2
2
2
( )
( )
( )
a
S
t
t
t dt
bo‘ladi. Shunga o‘xshash, agar egri chiziq
( ),
r
f
tenglama bilan berilgan bo‘lib,
( )
f
uzluksiz funksiya bo‘lsa,
2
2
2
( )sin
( )
( )
a
S
f
f
f
d
formulani keltirib chiqaramiz.
Misol
. Radiusi
R
bo‘lgan sfera sirtining yuzini toping.
Yechish
. I usul. Aylana tenglamasi parametrik ko‘rinishda
quyidagicha
yoziladi:
cos ,
sin , 0
2
x
R
t
y
R
t
t
chorak aylanani
Ox
o‘qi atrofida aylantirish natijasida yarim sfera hosil bo‘ladi.
Bu holda 0
2
t
bo‘ladi, shuning uchun
2
2
2
2
2
2
2
0
0
2
sin
(
sin )
( cos )
2
sin
2
cos
2
2
2
0
S
R
t
R
t
R
t dt
R
tdt
R
t
R
.
Demak,
2
4
S
R
.
II
usul.
Qutb
koordinatalar
sistemasida
aylana
tenglamasi
, 0
2
r
R
. Shuning uchun
2
2
2
2
2
2
2
0
0
2
sin
0
2
sin
2
,
4
.
2
S
R
R
d
R
d
R
S
R