Question

Un solide a pour base la courbe décrite par la fonction \( y = x^2 \) de \( x = 0 \) à \( x = 2 \). Si chaque section transversale perpendicular aux axes \( x \) est un rectangle où la largeur est double de la hauteur, trouvez son volume.

Ask by Bush Best. in Côte d'Ivoire
Jan 22,2025

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Answer

Le volume du solide est \( \frac{64}{5} \) unités cubiques.

Solution

Pour déterminer le volume du solide décrit, procédons étape par étape. 1. **Définition des paramètres :** - **Base du solide :** La courbe \( y = x^2 \) pour \( x \) allant de 0 à 2. - **Section transversale :** Un rectangle perpendiculaire à l'axe \( x \) où la largeur est le double de la hauteur. 2. **Expression de la hauteur et de la largeur :** - La **hauteur** du rectangle à une position \( x \) donnée est \( y = x^2 \). - La **largeur** du rectangle est donc \( 2y = 2x^2 \). 3. **Aire de la section transversale :** \[ A(x) = \text{hauteur} \times \text{largeur} = x^2 \times 2x^2 = 2x^4 \] 4. **Calcul du volume :** Le volume \( V \) du solide peut être obtenu en intégrant l'aire des sections transversales de \( x = 0 \) à \( x = 2 \) : \[ V = \int_{0}^{2} A(x) \, dx = \int_{0}^{2} 2x^4 \, dx \] Calculons l'intégrale : \[ V = 2 \int_{0}^{2} x^4 \, dx = 2 \left[ \frac{x^5}{5} \right]_{0}^{2} = 2 \left( \frac{32}{5} - 0 \right) = \frac{64}{5} \] 5. **Conclusion :** Le volume du solide est donc de \( \frac{64}{5} \) unités cubiques. **Réponse Finale :** Le volume du solide est égal à \( \dfrac{64}{5} \) unités cubiques.

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Pour trouver le volume du solide, nous devons d'abord exprimer la hauteur du rectangle en fonction de \( x \). La fonction de base \( y = x^2 \) donne la hauteur de chaque section transversale rectangle. Si la largeur est double de la hauteur, nous pouvons poser la hauteur comme \( h = y = x^2 \) et la largeur comme \( w = 2h = 2x^2 \). Pour déterminer le volume, nous intégrons l'aire de chaque section transversale sur l'intervalle de \( x = 0 \) à \( x = 2 \). L'aire \( A \) d'un rectangle est donnée par : \[ A = \text{largeur} \times \text{hauteur} = w \cdot h = (2x^2)(x^2) = 2x^4. \] Ensuite, le volume \( V \) est calculé par l'intégrale de l'aire de la section transversale : \[ V = \int_{0}^{2} A \, dx = \int_{0}^{2} 2x^4 \, dx. \] Calculons cette intégrale : \[ V = 2 \int_{0}^{2} x^4 \, dx. \] Pour évaluer l'intégrale, nous utilisons la formule de l'intégrale de \( x^n \): \[ \int x^n \, dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C. \] Ici, \( n = 4 \), donc: \[ \int x^4 \, dx = \frac{x^{5}}{5}. \] Calculons maintenant : \[ V = 2 \left[ \frac{x^{5}}{5} \right]_{0}^{2} = 2 \left( \frac{2^{5}}{5} - \frac{0^{5}}{5} \right) = 2 \left( \frac{32}{5} \right) = \frac{64}{5}. \] Ainsi, le volume du solide est : \[ \boxed{\frac{64}{5}}. \]

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