方針
(1) は底面に平行な円板で積分する。(2) は回転公式を使う。(3) は各 の縦切片を回した円板・円環の面積を、中心 に関して と で組にする。
解答
(1)
下底から高さ の断面半径はしたがって(2)(3)
なので正方形は 軸より上にある。 における縦切片をとする。正方形は に関して点対称だから縦切片を回した断面積を とするとよって最後の積分は正方形の面積 だから中心 に関して向かい合う縦切片を組にする
別解
解法2
方針
(1) は半径の一次変化を展開して積分する。(3) は高さ の水平切片の長さ を円筒殻として回し、 の対称性を使う。
解答
(1) を展開すると(2)
回転後に 方向へ1を加えると(3)
高さ における正方形の水平切片の長さを とする。円筒殻で積分すると中心 に関する点対称性から である。変数を に替えれば2式を足すと最後の積分は正方形の面積 だからである。
総評
円すい台の積分、回転座標、回転体積を一続きに扱う。目安時間は24分。(3) は範囲が全て 軸以上にあることを確認し、点対称な切片を組にする。円板・円環法と円筒殻法の2通りで を照合した。