Tính thể tích hình xuyến do quay hình tròn có phương trình

Xét\[\left( C \right):{x^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} = 1\]  có tâm\[I\left( {0;2} \right),\] bán kính\[R = 1.\] Như vậy

Nửa (C) trên ứng với \[2 \le y \le 3\] có phương trình\[y = {f_1}\left( x \right) = 2 + \sqrt {1 - {x^2}} \] với\[x \in \left[ { - \,1;1} \right].\]

Nửa (C) dưới ứng với\[1 \le y \le 2\] có phương trình\[y = {f_2}\left( x \right) = 2 - \sqrt {1 - {x^2}} \] với\[x \in \left[ { - \,1;1} \right].\]

Khi đó, thể tích khối tròn xoay cần tính là

\[V = \pi \mathop \smallint \limits_{ - {\kern 1pt} 1}^1 \left[ {{{\left( {2 + \sqrt {1 - {x^2}} } \right)}^2} - {{\left( {2 - \sqrt {1 - {x^2}} } \right)}^2}} \right]\,{\rm{d}}x = 8\pi \mathop \smallint \limits_{ - {\kern 1pt} 1}^1 \sqrt {1 - {x^2}} \,{\rm{d}}x.\]

Đặt\[x = \sin t \Leftrightarrow {\rm{d}}x = \cos t\,{\rm{d}}t\] và đổi cận\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = - 1 \Rightarrow t = - \frac{\pi }{2}}\\{x = 1 \Rightarrow t = \frac{\pi }{2}}\end{array}} \right.\)

Khi đó

\[\;V = 8\pi \int\limits_{ - \frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{2}} {\sqrt {co{s^2}t} } .costdt = 4\pi \int\limits_{ - \frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{2}} {(1 + cos2t)dt = 4\pi \left( {t + \frac{1}{2}sin2t} \right)} \left| {_{ - \frac{\pi }{2}}^{\frac{\pi }{2}} = 4{\pi ^2}} \right.\]