Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

В този урок ще се научим да се изчисли площта на равнинни фигури. които са ограничени от оста на абсцисата (Ox), прави сегменти линия х = а. х = б, и графика на непрекъснат и неотрицателна функция у = е (х) за стойности на "Х" в интервала [а. Ь]. Това число се нарича криволинеен трапец. Странични сегменти може да се изроди до точка. S на този размер криволинейна трапец може да бъде изчислена по формулата







По този начин, определен интеграл на неотрицателно непрекъсната функция е (х) на [а. Ь] (функция графика намира над оста Ox) е числено равна на площта на кривата трапец с основа [а. Ь]. графика, ограничена по-горе функция у = е (х). Това е геометрична смисъла на определен интеграл. Чертежи на фигури - в примерите.

Ако е (х) ≤ 0 (функция графика е разположен под оста Ox), областта на извитата трапец може да бъде изчислена по формулата

Все още има случаи, когато двете горни и долни граници на фигурата - функция, съответно, у = F (х) и у = φ (х). областта на фигурата изчислява по формулата

По този начин, изчисляването на областите на равнинни фигури - един от най-важните приложения, в които определеният интеграл е най-ползотворно приложение. Всички ние разгледахме данни от елементарна геометрия, която позволява да се изчисли площта на праволинейни фигури - правоъгълници, триъгълници и многоъгълници. Що се отнася до извити форми, има за намиране областта на средства за елементарна геометрия вече не е достатъчно. Така че, за работа. Научете как да приложите това, което е посочено в горната част на тази статия.

Ние започваме с случаите, когато площ на фигурата може да се изчисли чрез формулата (1).

Пример 1. търсене площ на фигурата, ограничена от функцията график на абсцисата (Ox) ос и правите линии х = 1. х = 3.

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Тъй като у = 1 / х> 0 в интервала [1; 3]. областта на криволинейна трапец открити по формула (1):

Пример 2. Виж областта на фигурата, ограничена функция графика линия х = 1, и оста на абсцисата (Ox).

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Съгласно формула (1), имаме

Ако S = 1/2; ако това е = 1/3. и т.н.

Пример 3. Виж областта на фигурата, ограничена от функцията на график, оста на абсцисата (Ox) и една права линия х = 4.

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Вие фигура - криволинеен трапец, който напусна сегмент дегенерира до точката. ограничения интеграция са 0 и 4. Тъй като, съгласно формула (1) намери областта на криволинейна трапец:

Пример 4. Намерете областта на ограничена от линиите, и се намира в 1-ви квадрант фигурата.







Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. За използване на формула (1) представляват областта на желаната форма под формата на сумата от площите на триъгълници ОАВ и криволинейна трапец ABC. При изчисляване на площта на триъгълник ОАВ граници интеграция са абсциси на О точки и A. фигури и за ABC - абсциса на точките А и С (А е пресечната точка на параболата и правата линия, OA, и С - точката на пресичане с параболата ос Ox). Решаването (като система) на права линия и парабола, ние получаваме (абсциса точка А) и (абсциса на другата точката на пресичане на права линия и парабола, която не е необходима за вземане на решение). По същия начин, ние получаваме (абсцисата точки В и D). По този начин, ние имаме всичко, за да се намери областта на фигурата. ние намираме:

Пример 5. Намерете областта на криволинеен трапец ACDB. ако уравнението на CD крива и абсциса А и В, съответно, 1 и 2.

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Експресна чрез уравнението на у крива: Площ криволинейна трапец открити по формула (1):

Обръщаме се към случаите, когато площта на фигурата може да се изчисли от формула (2).

Пример 6. Виж областта на фигурата, ограничена от парабола и оста на абсцисата (Ох).

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Тази цифра се намира под оста х. Ето защо, за да се изчисли неговата зона на използване (2). Границите на интеграция са абсцисата и пресечните точки с параболата ос Ox. Ето защо,

Пример 7. Виж областта, затворена между оста на абсцисата (Ox) и двете съседни задължително вълни.

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Площта на тази фигура може да се намери с формула (2):

Нека да се намери всеки термин:

Най-накрая се намери района:

Пример 8. Намерете лицето на фигурата, и сключен между кривата на парабола.

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Ние изрази линия уравнение по отношение на Y:

Площ под формула (2) как да се получи

където А и Б - абсциса на точки А и Б. Ние ги намерите, решаване на уравнения:

Най-накрая се намери района:

Накрая, в случаите, когато площта на фигурата може да се изчисли от формула (3).

Пример 9. Виж областта на фигурата, ограничена от графиките на функции и директен и.

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Тъй интервала [0, 2]. След това, като се използва формулата за намиране на областта (3), получаваме

Пример 10. Намерете лицето на фигурата, и сключен между параболи.

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. AMBN необходимо да се изчисли площта на фигурата. в който страничните сегменти дегенерирали в точка А и параболи на пресичане B. Решаването (както се изисква) парабола уравнение, ние откриваме тяхната абсциса и. В интервала [1, 5] получаваме. Затова формулата (3) намираме областта на фигурата:

Пример 11. Намерете лицето на фигурата, сключен между парабола и една права линия.

Изчисляване области на равнинни фигури използват интеграли

Решение. Намираме абсцисата на точки на пресичане на парабола и една права линия и. Тъй интервала [0, 4]. формулата (3) намираме областта на фигурата: