S1:4x2+3y2+z2=1;S2:(x−4)2=4(y2+z2)
π
在 xy 平面内设过 (4,0) 的直线为 y=k(x−4)。代入椭圆 4x2+3y2=1,切线条件是所得关于 x 的二次方程判别式为零,得到 k2=41。
两条切线为 y=±21(x−4)。绕 x 轴旋转后,椭球面为 4x2+3y2+z2=1,圆锥面为 y2+z2=4(x−4)2,即所列 S1,S2 方程。
使用第一问得到的椭球与圆锥方程。切点的横坐标为 x=1。靠近外点 (4,0) 的有限闭区域中,圆锥截面半径平方为 r22=4(4−x)2,椭球右侧帽部在 1≤x≤2 内的半径平方为 r12=3−43x2。
在 1≤x≤2 上,r22−r12=(x−1)2;在 2≤x≤4 上只有圆锥截面。因此体积为