托马斯微积分 从入门到失望
决定把例题用程序都完成一遍。从最基本的开始:语言选择用python,vex,Houdini作图
<1>
a,求球的体积.半径为4,中心点为0,左断点为-4,右断点为4
import math radius = 4.000 diameter = radius *2 # sphere r=4 R=8 # this spere is y=sqrt(16-x*x) # per cylinder volume is PI*r*r*dtx def sphere_function(xpos,dtx):return math.sqrt(16.00-xpos*xpos) * math.sqrt(16.00-xpos*xpos)*dtx# @n is the is this sphere that will split to n piece along xpos # if sphere r=4, slice is 8, dtx= R/8 = 1 def calculateVolume(n):v = 0dtx = diameter/nfor j in range(0,n,1):xp = j*(diameter/n) - radius #if sphere radius is 4,left plot is -4 ,right plot is 4v += sphere_function(xp,dtx)return v# sphere volume use base function : 3/4 * PI * (R*R*R) def ruleCacluateVolume(r):return 4/3.000 * r*r*rif __name__ == "__main__":#split a sphere to 20 cylinderprint "use 4 slice :" ,calculateVolume(4)print "use 8 slice :" ,calculateVolume(8)print "use 20 slice :" ,calculateVolume(20)print "use 120 slice :" ,calculateVolume(120)print "use 200 slice :" ,calculateVolume(200)
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python volume.py
use 4 slice : 80.0
use 8 slice : 84.0
use 20 slice : 85.12
use 120 slice : 85.3274074074
use 200 slice : 85.3312
use sphere volume function : 85.3333333333
可以看到和标准体积的球体不差多少。200个切片就很精确了 几乎一样
b,半球体积:
<2>求类似火箭头的曲线体积:
import math# # curve function is y=sqrt(x) # x range->0-5 # maxRange = 5.0def clinder_volume(xpos,dtx):return math.sqrt(xpos*xpos) * dtxdef curve_volume(n):v = 0.0dtx = maxRange/nfor x in range(0,n,1):xpos = x*(maxRange/n)v += clinder_volume(xpos,dtx)return vif __name__ == "__main__":print curve_volume(15)
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<3> 求a和b为什么值,积分的值最大
<4> 梯形法求积分,simpson法求积分
# Trapezoidal # S = 1/2(y0+ 2y1 + 2y2 + 2y3+...+ 2yn-1 + yn)def Trapezoidal(down,up,n,func):if up==down:return 0.0h = float(up-down) / float(n)start = func(down)end = func(up)process = 0.0for dt in xrange(0,n+1,1):if dt == 0 or dt == n:continueprocess += 2 * func(down + dt * h)sum = (start + end + process) * (h/2.0)return sum# Simpson # S = h/3(y0 + 4y1 + 2y2 + 4y3 + 2y4 + ... + 2yn-1 + yn) # func is f(x) def Simpson(down,up,n,func):if up==down:return 0.0h = float(up-down) / float(n)start = func(down)end = func(up)process = 0.0for dt in xrange(0,n+1,1):if dt == 0 or dt == n:continue# select the 1 3 5 7 9... indexif dt%2 == 1:process += 4 * func(down + dt * h)# select the 2 4 6 8 10... indexif dt%2 == 0:process += 2 * func(down + dt * h)sum = (start + end + process) * (h/3.0)return sumif __name__ == "__main__":# part1# fx = 5x^4 [0,2] n=4func = lambda x:5*x*x*x*xT = Simpson(0,2,4,func)print T# part2# fx = x [1,2] n=4func2 = lambda x:xT2 = Simpson(1,2,4,func2)print T2# part3# fx = x*xfunc3 = lambda x:x*xT3 = Trapezoidal(1,2,4,func3)print T3func4 = lambda x:x*x + 1T_T4 = Trapezoidal(-1,1,4,func4)S_T4 = Simpson(-1,1,4,func4)print T_T4,S_T4
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<4> 复习黎曼和 和 定积分关系
5,求椎体体积:
Houdini求出-55
fx = x^2;
则积分为x^3 / 3
上限为y最大值
下限为y最小值
float ptsx[]; float ptsy[]; float ptsz[]; int npt = npoints(0); resize(ptsx,npt); resize(ptsy,npt); resize(ptsz,npt);for(int i=0;i<npt;i++) {vector pos = point(0,"P",i);ptsx[i] = pos.x;ptsy[i] = pos.y;ptsz[i] = pos.z; }float maxy = max(ptsy); float miny = min(ptsy);printf("%f,%f\n",miny,maxy);float dttop = pow(maxy,3) / 3.0; float dtbottom = pow(miny,3) / 3.0;float volume = dttop - dtbottom; adddetailattrib(geoself(),"cvolume",volume);
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6,一个立方体x=0 和 x=4 出垂直于x轴的两个平面之间,在0<= X <= 4 垂直于x横截面都是正方形,并且他们对角线都是从抛物线y = -sqrt(x) 和 y = sqrt(x)。
如图:
对角线长度则为2sqrt(x)
对角线一半为d = sqrt(x)
要求变长 h , 已知sina = d / h , 因为a = 45,所以 h =( 2sqrt(x) ) / sqrt(2)
A(x) = h^2 = 2x
求积分2x 0 <=x <= 4
F(x) = x^2
F(4) - F(0) = 16
7,x = sqrt(5) y^2 的曲线(0<y<2),从曲线Y到这条曲线形成的立体,由圆盘组成。
求这个形体体积.
8,
区域有y = x ^2 + 1,y = x+3围成的面积 沿着X轴向旋转,求旋转体体积,。
两线交点:-1 , 2
PI * R(x) ^2 - PI * r(x)^2 的积分.
PI(x+3)^2 - PI(x^2+1)^2 = PI[ (x+3)^2 - (x^2+1)^2 ]
-1<x<2
求积分.
9,y=0与y=5 之间的y = x^2 / 2
a,图像绕Y旋转一周所形成的碗状体积。
b,并且求如果每秒3立方单位的常数速率往碗里灌水,当水深为4个单位时,水面上升的速率。
旋转法求体积,因为绕Y旋转,所以半径是x = sqrt(2y)
面积:PI * r^2 = 2 *PI *y
求积分0,5 区间 , 2*pi*y dy 的积分 是25PI
v(h) = | A(h) dh
则dv/dh = A(h) = 2 * PI * y
dv/dt = (dv/dh) * (dh/dt)
dh/dt 则是我们的速率。 dh/dt = (dv/dt) * (1 / 2*PI*y )
则速率:dh/dt = 3 * ( 1 / 2*PI*4 )
5章 5.2 7题
y=x, y=-x/2 , x=2 求两条曲线 和给定的范围 ,沿着Y旋转的体积。(圆柱薄壳法)
圆柱薄壳法:
微分:根据二阶导y''和一阶导y'大概画函数图像。
<1>
x<2 y'<0 ,y'' <0 2 y=1 y'=0 ,y''<0 2<x<4 y'>0 ,y''<0 4 y=4 4<x<6 y'>9,y''<0 6 y=7 x>6 y'<0.y''<0
。。
转载于:https://www.cnblogs.com/gearslogy/p/6831501.html
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