Если поверхность образуется при вращении дуги
плоской кривой вокруг оси
(рис. 1), то дифференциал площади этой поверхности равен площади боковой поверхности усеченного круглого конуса с образующей
и радиусами оснований
и
:

а площадь поверхности, образованной вращением дуги
, определяется формулой

где
и
обозначают значения в точках
и
выбранной переменной интегрирования,
—дифференциал дуги кривой.

Рис. 1
При вращении дуги
кривой вокруг оси
(рис. 2)


Рис. 2
Пример 1. Найти площадь поверхности, образованной вращением вокруг оси
: 1) дуги кубической параболы
, заключенной между прямыми
и
; 2) астроиды
; 3) эллипса
Решение. 1) Построив дугу параболы между точками
и
, где
(рис. 3), замечаем, что поверхность, образуемая вращением этой дуги вокруг оси
, состоит из двух одинаковых частей. Поэтому и согласно формуле (1), имеем


Рис. 3
Для вычисления интеграла полагаем
, тогда
при
при
;

2) Применяя формулу (1), преобразуя ее к переменной
, исходя из уравнений астроиды, получим

(Четвертая часть астроиды, расположенная в первом квадранте (рис. 4) получается при изменении
от 0 до
.)

Рис. 4
3) Дифференцируя по
обе части уравнения эллипса
и подставляя в формулу (1), находим

где
— эксцентриситет эллипса.
Полагая
, получим
при
при
;

Отсюда при
получается площадь поверхности шара
.
Пример 2. Найти площадь поверхности, образованной вращением вокруг оси
: 1) дуги окружности
между ее точками, где
и
2) петли кривой
.
Решение. 1) Если дуга данной окружности не пересекает оси
(своего диаметра), то при вращении ее вокруг этой оси образуется поверхность, называемая сферическим поясом (рис. 5). Дифференцируя по
обе части уравнения окружности
и подставляя в формулу (2), получим

где
— высота пояса. При
получим формулу площади сферы
.

Рис. 5
2) Петля данной кривой (рис. 6) описывается текущей точкой при изменении
от 0 до
. Поэтому, дифференцируя по
обе части ее уравнения:
и подставляя в формулу (2), получим


Рис. 6

