We have that;
V = ∫ a b A ( y ) d y , where A ( y ) = π ( ( outer radius ) 2 − ( inner radius ) 2 ) \displaystyle
V=\int^b_aA(y)\ dy, \text{ where }A(y)=\pi((\text{outer radius})^2-(\text{inner radius})^2) V = ∫ a b A ( y ) d y , where A ( y ) = π (( outer radius ) 2 − ( inner radius ) 2 )
Now,
y = 2 x − 1 ⇒ x = y 2 4 + 1 and y = x − 1 ⇒ x = y + 1 \displaystyle
y=2\sqrt{x-1}\Rightarrow x=\frac{y^2}{4}+1\ \text{and }y=x-1\Rightarrow x=y+1\\ y = 2 x − 1 ⇒ x = 4 y 2 + 1 and y = x − 1 ⇒ x = y + 1
So,
y 2 4 + 1 = y + 1 ⇒ y 2 4 − y = 0 ⇒ y 2 − 4 y = 0 ⇒ y ( y − 4 ) = 0 ⇒ y = 0 , 4 \displaystyle
\frac{y^2}{4}+1=y+1\Rightarrow\frac{y^2}{4}-y=0\Rightarrow y^2-4y=0\Rightarrow y(y-4)=0\Rightarrow y=0,4 4 y 2 + 1 = y + 1 ⇒ 4 y 2 − y = 0 ⇒ y 2 − 4 y = 0 ⇒ y ( y − 4 ) = 0 ⇒ y = 0 , 4
Hence, the first ring will occur at y = 0 \displaystyle
y=0 y = 0 and the final ring will occur at y = 4 \displaystyle
y=4 y = 4 and so these will be our limits of integration.
Next,
outer radius = y + 1 + 1 = y + 2 \displaystyle
=y+1+1=y+2 = y + 1 + 1 = y + 2 , and inner radius = y 2 4 + 1 + 1 = y 2 4 + 2 \displaystyle
=\frac{y^2}{4}+1+1=\frac{y^2}{4}+2 = 4 y 2 + 1 + 1 = 4 y 2 + 2
Also, the cross-sectional area is;
A ( y ) = π ( ( y + 2 ) 2 − ( y 2 4 + 2 ) 2 ) = π ( 4 y − y 4 16 ) \displaystyle
A(y)=\pi((y+2)^2-(\frac{y^2}{4}+2)^2)=\pi\left(4y-\frac{y^4}{16}\right) A ( y ) = π (( y + 2 ) 2 − ( 4 y 2 + 2 ) 2 ) = π ( 4 y − 16 y 4 )
Thus, the volume is;
V = ∫ a b A ( y ) d y = π ∫ 0 4 ( 4 y − y 4 16 ) d y = π [ 2 y 2 − y 5 80 ] 0 4 = 96 π 5 \displaystyle
V=\int^b_aA(y)\ dy=\pi\int^4_0\left(4y-\frac{y^4}{16}\right)\ dy=\pi\left[2y^2-\frac{y^5}{80}\right]^4_0=\frac{96\pi}{5} V = ∫ a b A ( y ) d y = π ∫ 0 4 ( 4 y − 16 y 4 ) d y = π [ 2 y 2 − 80 y 5 ] 0 4 = 5 96 π
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