ANSWER : Volume= 5589 70 + 4 3 ≈ 79.84 + 6.93 = 86.77 \frac { 5589 }{ 70 } +4\sqrt { 3 } \quad \approx 79.84+6.93=86.77 70 5589 + 4 3 ≈ 79.84 + 6.93 = 86.77
EXPLANATION
Denote by W W W the region in the first octant bounded by x + y + z = 9 x+y+z=9 x + y + z = 9 and the inside cylinder 3 y = 27 − x 3 3 3y=27-\frac { { x }^{ 3 } }{ 3 } 3 y = 27 − 3 x 3 .
V o l u m e ( W ) = ∬ D ( 9 − x − y ) d y d x Volume (W)=\iint _{ D }^{ \ }{ (9-x-y)dydx } V o l u m e ( W ) = ∬ D ( 9 − x − y ) d y d x , where D = D 1 ∪ D 2 D={ D }_{ 1 }\cup { D }_{ 2 }\quad D = D 1 ∪ D 2 , D 1 = { ( x , y ) : 0 ≤ x ≤ 3 , 0 ≤ y ≤ 9 − x } , D 2 = { ( x , y ) : 3 ≤ x ≤ 3 , 0 ≤ y ≤ 9 − x 3 3 } . { D }_{ 1 }=\ \left\{ \left( x,y \right) :0\le x\le \sqrt { 3 } ,0\le y\le 9-x \right\} \ ,\\{ D }_{ 2 }=\ \left\{ \left( x,y \right) :\sqrt { 3 } \le x\le 3,\quad 0\le y\le 9-\frac { { x }^{ 3 } }{ 3 } \right\}. D 1 = { ( x , y ) : 0 ≤ x ≤ 3 , 0 ≤ y ≤ 9 − x } , D 2 = { ( x , y ) : 3 ≤ x ≤ 3 , 0 ≤ y ≤ 9 − 3 x 3 } .
∬ D 1 ( 9 − x − y ) d y d x = ∫ 0 3 ( ∫ 0 9 − x ( 9 − x − y ) d y ) d x = \iint _{ { D }_{ 1 } }^{ \ }{ (9-x-y)dydx\ =\int _{ 0 }^{ \sqrt { 3 } }{ \left( \int _{ 0 }^{ 9-x }{ (\ 9-x } -y)dy \right) dx\quad = } } ∬ D 1 ( 9 − x − y ) d y d x = ∫ 0 3 ( ∫ 0 9 − x ( 9 − x − y ) d y ) d x = = ∫ 0 3 [ ( 9 − x ) 2 − ( 9 − x ) 2 2 ] d x = ∫ 0 3 [ ( 9 − x ) 2 2 ] d x = [ − ( 9 − x ) 3 6 ] 0 3 = =\int _{ 0 }^{ \sqrt { 3 } }{ \left[ { (9-x) }^{ 2 }-\frac { { (9-x) }^{ 2 } }{ 2 } \right] dx=\int _{ 0 }^{ \sqrt { 3 } }{ \left[ \frac { { (9-x) }^{ 2 } }{ 2 } \right] dx=\ { \left[ -\frac { { (9-x) }^{ 3 } }{ 6 } \right] }_{ 0 }^{ \sqrt { 3 } } } =\quad } = ∫ 0 3 [ ( 9 − x ) 2 − 2 ( 9 − x ) 2 ] d x = ∫ 0 3 [ 2 ( 9 − x ) 2 ] d x = [ − 6 ( 9 − x ) 3 ] 0 3 = = [ − ( 9 − 3 ) 3 6 ] + 9 3 6 =\left[ -\frac { { (9-\sqrt { 3 } ) }^{ 3 } }{ 6 } \right] +\frac { { 9 }^{ 3 } }{ 6 } = [ − 6 ( 9 − 3 ) 3 ] + 6 9 3 = 41 3 − 27 2 =41\sqrt { 3 } -\frac { 27 }{ 2 } = 41 3 − 2 27 = 41 3 − 945 70 =41\sqrt { 3 } -\frac { 945 }{ 70 } = 41 3 − 70 945 ,
∬ D 2 ( 9 − x − y ) d y d x = \iint _{ { D }_{ 2 } }^{ \ }{ (9-x-y)dydx\ =\ } ∬ D 2 ( 9 − x − y ) d y d x = ∫ 3 3 ( ∫ 0 9 − x 3 3 ( 9 − x − y ) d y ) d x = ∫ 3 3 [ ( 9 − x ) ( 9 − x 3 3 ) − ( 9 − x 3 3 ) 2 2 ] d x = \int _{ \sqrt { 3 } }^{ 3 }{ \left( \int _{ 0 }^{ 9-\frac { { x }^{ 3 } }{ 3 } }{ (\ 9-x } -y)dy \right) dx\ = } \ \int _{ \sqrt { 3 } }^{ 3 }{ \left[ (9-x)\left( 9-\frac { { x }^{ 3 } }{ 3 } \right) -\frac { { \left( 9-\frac { { x }^{ 3 } }{ 3 } \right) }^{ 2 } }{ 2 } \right] } dx\ = ∫ 3 3 ( ∫ 0 9 − 3 x 3 ( 9 − x − y ) d y ) d x = ∫ 3 3 [ ( 9 − x ) ( 9 − 3 x 3 ) − 2 ( 9 − 3 x 3 ) 2 ] d x =
= ∫ 3 3 [ 81 − 9 x − 3 x 3 + x 4 3 − 1 2 ( 81 − 6 x 3 + x 6 9 ) ] d x = =\int _{ \sqrt { 3 } }^{ 3 }{ \left[ 81-9x-3{ x }^{ 3 }+\frac { { x }^{ 4 } }{ 3 } -\frac { 1 }{ 2 } \left( 81-6{ x }^{ 3 }+\frac { { x }^{ 6 } }{ 9 } \right) \right] } dx= = ∫ 3 3 [ 81 − 9 x − 3 x 3 + 3 x 4 − 2 1 ( 81 − 6 x 3 + 9 x 6 ) ] d x = [ 81 2 x − 9 x 2 2 + x 5 15 − x 7 126 ] 3 3 = { \left[ \frac { 81 }{ 2 } x-\frac { { 9x }^{ 2 } }{ 2 } +\frac { { x }^{ 5 } }{ 15 } -\frac { { x }^{ 7 } }{ 126 } \right] }_{ \sqrt { 3 } }^{ 3 }= [ 2 81 x − 2 9 x 2 + 15 x 5 − 126 x 7 ] 3 3 = = ( 243 − 81 2 + 243 15 − 2187 126 ) − ( 81 2 3 − 27 2 + 3 3 5 − 3 3 14 ) = =\left( \frac { 243-81 }{ 2 } +\frac { 243 }{ 15 } -\frac { 2187 }{ 126 } \right) -\left( \frac { 81 }{ 2 } \sqrt { 3 } -\frac { 27 }{ 2 } +\frac { 3\sqrt { 3 } }{ \quad 5 } -\frac { 3\sqrt { 3 } }{ \quad 14 } \right) = = ( 2 243 − 81 + 15 243 − 126 2187 ) − ( 2 81 3 − 2 27 + 5 3 3 − 14 3 3 ) = 3267 35 − 1431 35 3 . \ \frac { 3267 }{ 35 } \ -\frac { 1431 }{ 35 } \sqrt { 3 } . 35 3267 − 35 1431 3 .
Therefore , V o l u m e ( W ) = ∬ D ( 9 − x − y ) d y d x = Volume (W)=\iint _{ D }^{ \ }{ (9-x-y)dydx } = V o l u m e ( W ) = ∬ D ( 9 − x − y ) d y d x =
∬ D 1 ( 9 − x − y ) d y d x + ∬ D 1 ( 9 − x − y ) d y d x = \iint _{ { D }_{ 1 } }^{ \ }{ (9-x-y)dydx+\iint _{ { D }_{ 1 } }^{ \ }{ (9-x-y)dydx \ = } } ∬ D 1 ( 9 − x − y ) d y d x + ∬ D 1 ( 9 − x − y ) d y d x =
= 5589 70 + 4 3 ≈ 79.84 + 6.93 = 86.77 =\ \frac { 5589 }{ 70 } +4\sqrt { 3 } \quad \approx 79.84+6.93=86.77\quad \quad = 70 5589 + 4 3 ≈ 79.84 + 6.93 = 86.77
Comments