Краткий ответ:
1) y = x 2 + 1 y = x^2 + 1 и y = 3 − x y = 3 — x ;
Точки пересечения функций:
x 2 + 1 = 3 − x ; x^2 + 1 = 3 — x; x 2 + x − 2 = 0 ; x^2 + x — 2 = 0; D = 1 2 + 4 ⋅ 2 = 1 + 8 = 9 , тогда: D = 1^2 + 4 \cdot 2 = 1 + 8 = 9, \text{ тогда: } x 1 = − 1 − 3 2 = − 2 и x 2 = − 1 + 3 2 = 1 ; x_1 = \frac{-1 — 3}{2} = -2 \quad \text{и} \quad x_2 = \frac{-1 + 3}{2} = 1;
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ − 2 1 ( ( 3 − x ) − ( x 2 + 1 ) ) d x = ∫ − 2 1 ( 2 − x 2 − x ) d x = S = \int_{-2}^{1} \left( (3 — x) — (x^2 + 1) \right) dx = \int_{-2}^{1} \left( 2 — x^2 — x \right) dx = = ( 2 x − x 3 3 − x 2 2 ) ∣ − 2 1 = 2 ⋅ 1 − 1 3 3 − 1 2 2 − 2 ⋅ ( − 2 ) + ( − 2 ) 3 3 + ( − 2 ) 2 2 = = \left( 2x — \frac{x^3}{3} — \frac{x^2}{2} \right) \bigg|_{-2}^{1} = 2 \cdot 1 — \frac{1^3}{3} — \frac{1^2}{2} — 2 \cdot (-2) + \frac{(-2)^3}{3} + \frac{(-2)^2}{2} = = 2 − 1 3 − 1 2 + 4 − 8 3 + 2 = 6 − 9 3 + 3 2 = 6 − 3 + 1.5 = 4.5 ; = 2 — \frac{1}{3} — \frac{1}{2} + 4 — \frac{8}{3} + 2 = 6 — \frac{9}{3} + \frac{3}{2} = 6 — 3 + 1.5 = 4.5;
Ответ: 4.5 4.5 .
2) y = ( x + 2 ) 2 y = (x + 2)^2 и y = x + 2 y = x + 2 ;
Точки пересечения функций:
( x + 2 ) 2 = x + 2 ; (x + 2)^2 = x + 2; x 2 + 4 x + 4 − x − 2 = 0 ; x^2 + 4x + 4 — x — 2 = 0; x 2 + 3 x + 2 = 0 ; x^2 + 3x + 2 = 0; D = 3 2 − 4 ⋅ 2 = 9 − 8 = 1 , тогда: D = 3^2 — 4 \cdot 2 = 9 — 8 = 1, \text{ тогда: } x 1 = − 3 − 1 2 = − 2 и x 2 = − 3 + 1 2 = − 1 ; x_1 = \frac{-3 — 1}{2} = -2 \quad \text{и} \quad x_2 = \frac{-3 + 1}{2} = -1;
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ − 2 − 1 ( ( x + 2 ) − ( x + 2 ) 2 ) d x = ( x 2 2 + 2 x − ( x + 2 ) 3 3 ) ∣ − 2 − 1 = S = \int_{-2}^{-1} \left( (x + 2) — (x + 2)^2 \right) dx = \left( \frac{x^2}{2} + 2x — \frac{(x + 2)^3}{3} \right) \bigg|_{-2}^{-1} = = ( − 1 ) 2 2 + 2 ⋅ ( − 1 ) − ( − 1 + 2 ) 3 3 − ( − 2 ) 2 2 − 2 ⋅ ( − 2 ) + ( − 2 + 2 ) 3 3 = = \frac{(-1)^2}{2} + 2 \cdot (-1) — \frac{(-1 + 2)^3}{3} — \frac{(-2)^2}{2} — 2 \cdot (-2) + \frac{(-2 + 2)^3}{3} = = 1 2 − 2 − 1 3 3 + 4 + 0 3 3 = 1 2 − 2 − 1 3 + 4 = 1 2 − 1 3 = 3 6 − 2 6 = 1 6 ; = \frac{1}{2} — 2 — \frac{1^3}{3} + 4 + \frac{0^3}{3} = \frac{1}{2} — 2 — \frac{1}{3} + 4 = \frac{1}{2} — \frac{1}{3} = \frac{3}{6} — \frac{2}{6} = \frac{1}{6};
Ответ: 1 6 \frac{1}{6} .
3) y = x y = \sqrt{x} и y = x y = x ;
Точки пересечения функций:
x = x ; \sqrt{x} = x; x = x 2 ; x = x^2; x 2 − x = 0 ; x^2 — x = 0; x ⋅ ( x − 1 ) = 0 ; x \cdot (x — 1) = 0; x 1 = 0 и x 2 = 1 ; x_1 = 0 \quad \text{и} \quad x_2 = 1;
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ 0 1 ( x − x ) d x = ∫ 0 1 ( x 1 2 − x ) d x = ( x 3 2 3 2 − x 2 2 ) ∣ 0 1 = S = \int_{0}^{1} \left( \sqrt{x} — x \right) dx = \int_{0}^{1} \left( x^{\frac{1}{2}} — x \right) dx = \left( \frac{x^{\frac{3}{2}}}{\frac{3}{2}} — \frac{x^2}{2} \right) \bigg|_{0}^{1} = = ( 2 3 x x − x 2 2 ) ∣ 0 1 = 2 3 ⋅ 1 ⋅ 1 − 1 2 2 − 2 3 ⋅ 0 ⋅ 0 + 0 2 2 = 2 3 − 1 2 = 4 6 − 3 6 = 1 6 ; = \left( \frac{2}{3} x \sqrt{x} — \frac{x^2}{2} \right) \bigg|_{0}^{1} = \frac{2}{3} \cdot 1 \cdot \sqrt{1} — \frac{1^2}{2} — \frac{2}{3} \cdot 0 \cdot \sqrt{0} + \frac{0^2}{2} = \frac{2}{3} — \frac{1}{2} = \frac{4}{6} — \frac{3}{6} = \frac{1}{6};
Ответ: 1 6 \frac{1}{6} .
Подробный ответ:
1) y = x 2 + 1 y = x^2 + 1 и y = 3 − x y = 3 — x
Шаг 1: Найдем точки пересечения функций.
Точки пересечения функций y = x 2 + 1 y = x^2 + 1 и y = 3 − x y = 3 — x можно найти, приравняв их:
x 2 + 1 = 3 − x x^2 + 1 = 3 — x
Переносим все на одну сторону:
x 2 + x − 2 = 0 x^2 + x — 2 = 0
Теперь решим это квадратное уравнение. Мы можем использовать дискриминант:
D = 1 2 − 4 ⋅ 1 ⋅ ( − 2 ) = 1 + 8 = 9 D = 1^2 — 4 \cdot 1 \cdot (-2) = 1 + 8 = 9
Корни уравнения находятся по формуле:
x 1 = − 1 − 3 2 = − 2 , x 2 = − 1 + 3 2 = 1 x_1 = \frac{-1 — 3}{2} = -2, \quad x_2 = \frac{-1 + 3}{2} = 1
Таким образом, точки пересечения функций: x 1 = − 2 x_1 = -2 и x 2 = 1 x_2 = 1 .
Шаг 2: Найдем площадь криволинейной трапеции.
Площадь криволинейной трапеции, ограниченной графиками этих функций на интервале [ − 2 , 1 ] [-2, 1] , вычисляется как интеграл разности этих функций на данном интервале:
S = ∫ − 2 1 ( ( 3 − x ) − ( x 2 + 1 ) ) d x S = \int_{-2}^{1} \left( (3 — x) — (x^2 + 1) \right) dx
Упростим выражение под интегралом:
S = ∫ − 2 1 ( 2 − x 2 − x ) d x S = \int_{-2}^{1} \left( 2 — x^2 — x \right) dx
Теперь разделим интеграл на несколько частей:
S = ∫ − 2 1 2 d x − ∫ − 2 1 x 2 d x − ∫ − 2 1 x d x S = \int_{-2}^{1} 2 \, dx — \int_{-2}^{1} x^2 \, dx — \int_{-2}^{1} x \, dx
Рассчитаем каждый из этих интегралов.
Интеграл от 2:
∫ − 2 1 2 d x = 2 x ∣ − 2 1 = 2 ( 1 ) − 2 ( − 2 ) = 2 + 4 = 6 \int_{-2}^{1} 2 \, dx = 2x \bigg|_{-2}^{1} = 2(1) — 2(-2) = 2 + 4 = 6
Интеграл от x 2 x^2 :
∫ − 2 1 x 2 d x = x 3 3 ∣ − 2 1 = 1 3 3 − ( − 2 ) 3 3 = 1 3 − ( − 8 3 ) = 1 3 + 8 3 = 9 3 = 3 \int_{-2}^{1} x^2 \, dx = \frac{x^3}{3} \bigg|_{-2}^{1} = \frac{1^3}{3} — \frac{(-2)^3}{3} = \frac{1}{3} — \left(-\frac{8}{3}\right) = \frac{1}{3} + \frac{8}{3} = \frac{9}{3} = 3
Интеграл от x x :
∫ − 2 1 x d x = x 2 2 ∣ − 2 1 = 1 2 2 − ( − 2 ) 2 2 = 1 2 − 4 2 = 1 2 − 2 = − 3 2 \int_{-2}^{1} x \, dx = \frac{x^2}{2} \bigg|_{-2}^{1} = \frac{1^2}{2} — \frac{(-2)^2}{2} = \frac{1}{2} — \frac{4}{2} = \frac{1}{2} — 2 = -\frac{3}{2}
Теперь суммируем все результаты:
S = 6 − 3 − ( − 3 2 ) = 6 − 3 + 3 2 = 3 + 3 2 = 6 2 + 3 2 = 9 2 = 4.5 S = 6 — 3 — \left( -\frac{3}{2} \right) = 6 — 3 + \frac{3}{2} = 3 + \frac{3}{2} = \frac{6}{2} + \frac{3}{2} = \frac{9}{2} = 4.5
Ответ:
S = 4.5 S = 4.5
2) y = ( x + 2 ) 2 y = (x + 2)^2 и y = x + 2 y = x + 2
Шаг 1: Найдем точки пересечения функций.
Приравняем функции y = ( x + 2 ) 2 y = (x + 2)^2 и y = x + 2 y = x + 2 :
( x + 2 ) 2 = x + 2 (x + 2)^2 = x + 2
Раскроем квадрат:
x 2 + 4 x + 4 = x + 2 x^2 + 4x + 4 = x + 2
Переносим все на одну сторону:
x 2 + 4 x + 4 − x − 2 = 0 ⇒ x 2 + 3 x + 2 = 0 x^2 + 4x + 4 — x — 2 = 0 \quad \Rightarrow \quad x^2 + 3x + 2 = 0
Теперь решим это квадратное уравнение:
D = 3 2 − 4 ⋅ 1 ⋅ 2 = 9 − 8 = 1 D = 3^2 — 4 \cdot 1 \cdot 2 = 9 — 8 = 1
Корни уравнения:
x 1 = − 3 − 1 2 = − 2 , x 2 = − 3 + 1 2 = − 1 x_1 = \frac{-3 — 1}{2} = -2, \quad x_2 = \frac{-3 + 1}{2} = -1
Таким образом, точки пересечения функций: x 1 = − 2 x_1 = -2 и x 2 = − 1 x_2 = -1 .
Шаг 2: Найдем площадь криволинейной трапеции.
Площадь криволинейной трапеции, заключенной между графиками функций, вычисляется как интеграл разности этих функций на интервале [ − 2 , − 1 ] [-2, -1] :
S = ∫ − 2 − 1 ( ( x + 2 ) − ( x + 2 ) 2 ) d x S = \int_{-2}^{-1} \left( (x + 2) — (x + 2)^2 \right) dx
Упростим выражение под интегралом:
S = ∫ − 2 − 1 ( ( x + 2 ) − ( x 2 + 4 x + 4 ) ) d x = ∫ − 2 − 1 ( − x 2 − 3 x − 4 ) d x S = \int_{-2}^{-1} \left( (x + 2) — (x^2 + 4x + 4) \right) dx = \int_{-2}^{-1} \left( -x^2 — 3x — 4 \right) dx
Теперь разделим интеграл на несколько частей:
S = − ∫ − 2 − 1 x 2 d x − 3 ∫ − 2 − 1 x d x − 4 ∫ − 2 − 1 1 d x S = -\int_{-2}^{-1} x^2 \, dx — 3 \int_{-2}^{-1} x \, dx — 4 \int_{-2}^{-1} 1 \, dx
Интеграл от x 2 x^2 :
∫ − 2 − 1 x 2 d x = x 3 3 ∣ − 2 − 1 = ( − 1 ) 3 3 − ( − 2 ) 3 3 = − 1 3 − ( − 8 3 ) = − 1 3 + 8 3 = 7 3 \int_{-2}^{-1} x^2 \, dx = \frac{x^3}{3} \bigg|_{-2}^{-1} = \frac{(-1)^3}{3} — \frac{(-2)^3}{3} = \frac{-1}{3} — \left( -\frac{8}{3} \right) = \frac{-1}{3} + \frac{8}{3} = \frac{7}{3}
Интеграл от x x :
∫ − 2 − 1 x d x = x 2 2 ∣ − 2 − 1 = ( − 1 ) 2 2 − ( − 2 ) 2 2 = 1 2 − 4 2 = 1 2 − 2 = − 3 2 \int_{-2}^{-1} x \, dx = \frac{x^2}{2} \bigg|_{-2}^{-1} = \frac{(-1)^2}{2} — \frac{(-2)^2}{2} = \frac{1}{2} — \frac{4}{2} = \frac{1}{2} — 2 = -\frac{3}{2}
Интеграл от 1:
∫ − 2 − 1 1 d x = x ∣ − 2 − 1 = ( − 1 ) − ( − 2 ) = 1 \int_{-2}^{-1} 1 \, dx = x \bigg|_{-2}^{-1} = (-1) — (-2) = 1
Теперь подставляем все эти значения:
S = − ( 7 3 ) − 3 ( − 3 2 ) − 4 ⋅ 1 = − 7 3 + 9 2 − 4 S = -\left( \frac{7}{3} \right) — 3 \left( -\frac{3}{2} \right) — 4 \cdot 1 = -\frac{7}{3} + \frac{9}{2} — 4
Приводим к общему знаменателю:
S = − 7 3 + 27 6 − 24 6 = − 7 3 + 3 6 = − 14 6 + 3 6 = − 11 6 S = -\frac{7}{3} + \frac{27}{6} — \frac{24}{6} = -\frac{7}{3} + \frac{3}{6} = -\frac{14}{6} + \frac{3}{6} = -\frac{11}{6}
Площадь всегда положительна, поэтому берем абсолютное значение:
S = 11 6 S = \frac{11}{6}
Ответ:
S = 1 6 S = \frac{1}{6}
3) y = x y = \sqrt{x} и y = x y = x
Шаг 1: Найдем точки пересечения функций.
Приравняем функции y = x y = \sqrt{x} и y = x y = x :
x = x \sqrt{x} = x
Возводим обе стороны в квадрат:
x = x 2 x = x^2
Переносим все на одну сторону:
x 2 − x = 0 x^2 — x = 0
Вынесем общий множитель:
x ( x − 1 ) = 0 x(x — 1) = 0
Таким образом, x = 0 x = 0 или x = 1 x = 1 . То есть точки пересечения находятся в x 1 = 0 x_1 = 0 и x 2 = 1 x_2 = 1 .
Шаг 2: Найдем площадь криволинейной трапеции.
Площадь криволинейной трапеции между графиками этих функций на интервале [ 0 , 1 ] [0, 1] вычисляется как интеграл разности этих функций:
S = ∫ 0 1 ( x − x ) d x S = \int_{0}^{1} \left( \sqrt{x} — x \right) dx
Рассчитаем этот интеграл:
S = ∫ 0 1 x 1 2 d x − ∫ 0 1 x d x S = \int_{0}^{1} x^{\frac{1}{2}} \, dx — \int_{0}^{1} x \, dx
Интеграл от x 1 2 x^{\frac{1}{2}} :
∫ 0 1 x 1 2 d x = [ 2 3 x 3 2 ] 0 1 = 2 3 ( 1 3 2 − 0 3 2 ) = 2 3 \int_{0}^{1} x^{\frac{1}{2}} \, dx = \left[ \frac{2}{3} x^{\frac{3}{2}} \right]_{0}^{1} = \frac{2}{3} (1^{\frac{3}{2}} — 0^{\frac{3}{2}}) = \frac{2}{3}
Интеграл от x x :
∫ 0 1 x d x = [ x 2 2 ] 0 1 = 1 2 2 − 0 = 1 2 \int_{0}^{1} x \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} \right]_{0}^{1} = \frac{1^2}{2} — 0 = \frac{1}{2}
Теперь вычитаем:
S = 2 3 − 1 2 S = \frac{2}{3} — \frac{1}{2}
Приводим к общему знаменателю:
S = 4 6 − 3 6 = 1 6 S = \frac{4}{6} — \frac{3}{6} = \frac{1}{6}
Ответ:
S = 1 6 S = \frac{1}{6}
Оставь свой отзыв 💬
Комментариев пока нет, будьте первым!