$$\title{Rotational Inertia of Solid Sphere}$$
$$\put \begin{cases} x&=\text{Latitude Line}\\ y&=\text{Longitude Line}\\ \end{cases} $$
$$ \begin{cases}
r_x&=r\sin\theta\\
r_y&=r
\end{cases} $$
$$ \begin{cases}
x&=r_x \phi=(r\sin\theta)\phi\\
y&=r_y \theta=r \theta
\end{cases} $$
$$ \begin{cases}
\dd x&=r\sin\theta \dd \phi\\
\dd y&=r \dd \theta
\end{cases} $$
$$r=r_x,$$
$$ \rho=\frac{\dd m}{\dd v}=\frac{M}{V}=\frac{M}{\frac{4}{3}\pi R^3}=\frac{3M}{4\pi R^3} \taag1$$
$$ \begin{aligned} \dd v&=\dd r \cdot \dd x \cdot \dd y\\ &=\dd r \cdot (r \sin\theta\dd \phi) \cdot (r \dd \theta)\\ &=r^2\sin\theta\cdot \dd r \dd \theta\dd \phi\taag2\\ \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} \dd m&=\rho\cdot\dd v\\ &=\rho\cdot (r^2\sin\theta\cdot \dd r \dd \theta\dd \phi)\\ &=\rho r^2\sin\theta\cdot\dd r \dd\theta\dd\phi\taag3\\ \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} \dd I&={r}^2\cdot \dd m\\ &=\(r\sin\theta\)^2\cdot \(\rho r^2\sin\theta\cdot\dd r \dd\theta\dd\phi\)\\ &=\rho r^4\sin^3\theta\cdot\dd r \dd\theta\dd\phi\taag6\\ \end{aligned} $$
$$ \begin{aligned} I_{\text{Solid Sphere}}&=\oiiint_V \dd I\\ &=\int_0^{2\pi}\int_0^{\pi}\int_0^{R} \rho r^4\sin^3\theta\cdot\dd r \dd\theta\dd\phi\\ &=\rho\cdot\(\int_0^{R} r^4\dd r\)\cdot\(\int_0^{\pi}\sin^3\theta\dd\theta\)\cdot\(\int_0^{2\pi} \dd\phi\)\\ &=\(\frac{3M}{4\pi R^3}\)\cdot\(\frac{1}{5}R^5\)\cdot\[\frac{1}{3}\cos^3\theta-\cos\theta\]_0^{\pi}\cdot\(2\pi\)\\ &=\frac{2}{5}MR^2 \end{aligned} $$
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