解题思路:将曲边梯形的面积通过定积分S=∫t1f(x)dx求出来,曲边梯形绕x轴旋转一周所得立体体积通过V=π∫t1f2(x)dx求出来;再根据条件V=πtS得到一个关于t的方程,方程两边对t求导即可求出f(t),从而求得曲线方程.
∵曲边梯形的面积为:S=
∫t1f(x)dx,
旋转体的体积为:V=π
∫t1f2(x)dx,
则由题可知:V=πtS,
即:π
∫t1f2(x)dx=πt
∫t1f(x)dx,
化简为:
∫t1f2(x)dx=t
∫t1f(x)dx,
上式两边对t同时求导,得:
f2(t)=
∫t1f(x)dx+tf(t),①,
①式两边继续求导,得:
2f(t)f′(t)=f(t)+tf′(t)+f(t),
化简可得
(2f(t)-t)f′(t)=2f(t)
而:y=f(t)
继续化简得:
[dt/dy+
1
2yt=1,
这是一阶线性微分方程,其中:P(y)=
1
2y,Q(y)=1,
解之得:t=c•y−
1
2]+
2
3y,其中C为待定常数
在①式中令t=1,则:f2(1)=0+f(1),
而f(x)>0,
∴f(1)=1
代入t=cy−
1
2+
2
3y,得:c=
1
3,
∴t=
1
3(
1
y+2y),
所以该曲线方程为:2y+
1
y−3x=0.
点评:
本题考点: 空间曲线方程的概念.
考点点评: 熟悉平面图形的面积公式和旋转体的体积公式,是解决这个问题的基础.但还需要熟悉建立微分方程和解一阶线性微分方程的技巧.此题方能解决.