Краткий ответ:
1) y = 2 − x 2 y = 2 — x^2 и y = − x y = -x
Точки пересечения функций:
2 − x 2 = − x 2 — x^2 = -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 = − 1 и x 2 = 1 + 3 2 = 2 ; x_1 = \frac{1 — 3}{2} = -1 \quad \text{и} \quad x_2 = \frac{1 + 3}{2} = 2;
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ − 1 2 ( ( 4 − x 2 ) − ( 2 − x ) ) d x = ( 4 ⋅ x 1 1 − x 3 3 − ( 2 ⋅ x 1 1 − x 2 2 ) ) ∣ − 1 2 = S = \int_{-1}^{2} \left( (4 — x^2) — (2 — x) \right) dx = \left( 4 \cdot \frac{x^1}{1} — \frac{x^3}{3} — \left( 2 \cdot \frac{x^1}{1} — \frac{x^2}{2} \right) \right) \bigg|_{-1}^{2} = = ( 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 + 4 2 = 6 + 1 , 5 − 3 = 4 , 5 ; = 2 — \frac{1}{3} — \frac{1}{2} + 4 — \frac{8}{3} + \frac{4}{2} = 6 + 1,5 — 3 = 4,5;
Ответ: 4 , 5 4,5 .
2) y = 1 y = 1 и y = sin x y = \sin x при 0 ≤ x ≤ π 2 0 \leq x \leq \frac{\pi}{2}
Точки пересечения функций:
1 = sin x 1 = \sin x x = arcsin 1 + 2 π n = π 2 + 2 π n , отсюда x = π 2 ; x = \arcsin 1 + 2\pi n = \frac{\pi}{2} + 2\pi n, \text{ отсюда } x = \frac{\pi}{2};
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ 0 π 2 ( 1 − sin x ) d x = ( x 1 1 − ( − cos x ) ) ∣ 0 π 2 = ( x + cos x ) ∣ 0 π 2 = S = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (1 — \sin x) \, dx = \left( \frac{x^1}{1} — (-\cos x) \right) \bigg|_{0}^{\frac{\pi}{2}} = (x + \cos x) \bigg|_{0}^{\frac{\pi}{2}} = = π 2 + cos π 2 − 0 − cos 0 = π 2 + 0 − 1 = π 2 − 1 ; = \frac{\pi}{2} + \cos \frac{\pi}{2} — 0 — \cos 0 = \frac{\pi}{2} + 0 — 1 = \frac{\pi}{2} — 1;
Ответ: π 2 − 1 \frac{\pi}{2} — 1 .
Подробный ответ:
1) y = 2 − x 2 y = 2 — x^2 и y = − x y = -x
Шаг 1: Найдём точки пересечения графиков функций
Чтобы найти точки пересечения двух графиков, приравниваем правые части уравнений:
2 − x 2 = − x 2 — x^2 = -x
Переносим все слагаемые в одну сторону уравнения:
2 − x 2 + x = 0 2 — x^2 + x = 0
Приведём подобные члены:
− x 2 + x + 2 = 0 -x^2 + x + 2 = 0
Умножим всё уравнение на − 1 -1 , чтобы старший коэффициент был положительным:
x 2 − x − 2 = 0 x^2 — x — 2 = 0
Это квадратное уравнение, решаем его по дискриминанту:
D = b 2 − 4 a c = ( − 1 ) 2 − 4 ⋅ 1 ⋅ ( − 2 ) = 1 + 8 = 9 D = b^2 — 4ac = (-1)^2 — 4 \cdot 1 \cdot (-2) = 1 + 8 = 9
Теперь найдём корни уравнения по формуле:
x 1 , 2 = − b ± D 2 a = − ( − 1 ) ± 9 2 ⋅ 1 = 1 ± 3 2 x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{-(-1) \pm \sqrt{9}}{2 \cdot 1} = \frac{1 \pm 3}{2} x 1 = 1 − 3 2 = − 2 2 = − 1 , x 2 = 1 + 3 2 = 4 2 = 2 x_1 = \frac{1 — 3}{2} = \frac{-2}{2} = -1, \quad x_2 = \frac{1 + 3}{2} = \frac{4}{2} = 2
Теперь найдём соответствующие значения y y , подставляя x x в одно из уравнений, например, y = − x y = -x :
x = − 1 ⇒ y = − ( − 1 ) = 1 , x = 2 ⇒ y = − 2 x = -1 \Rightarrow y = -(-1) = 1, \quad x = 2 \Rightarrow y = -2
Значит, графики пересекаются в точках A ( − 1 , 1 ) A(-1,\ 1) и B ( 2 , − 2 ) B(2,\ -2) .
Шаг 2: Найдём площадь фигуры, ограниченной графиками
График y = 2 − x 2 y = 2 — x^2 — это парабола, ветви которой направлены вниз.
График y = − x y = -x — это прямая, наклонённая под углом 45 ∘ 45^\circ вниз.
На интервале x ∈ [ − 1 ; 2 ] x \in [-1; 2] верхней функцией будет y = 2 − x 2 y = 2 — x^2 , нижней — y = − x y = -x . Поэтому формула для площади между графиками:
S = ∫ − 1 2 [ ( 2 − x 2 ) − ( − x ) ] d x = ∫ − 1 2 ( 2 − x 2 + x ) d x S = \int_{-1}^{2} \left[ (2 — x^2) — (-x) \right] dx = \int_{-1}^{2} (2 — x^2 + x) \, dx
Приведём выражение под интегралом:
S = ∫ − 1 2 ( − x 2 + x + 2 ) d x S = \int_{-1}^{2} (-x^2 + x + 2) \, dx
Вычислим интеграл:
∫ ( − x 2 + x + 2 ) d x = ∫ − x 2 d x + ∫ x d x + ∫ 2 d x = − x 3 3 + x 2 2 + 2 x \int (-x^2 + x + 2) dx = \int -x^2 dx + \int x dx + \int 2 dx = -\frac{x^3}{3} + \frac{x^2}{2} + 2x
Теперь подставим пределы от − 1 -1 до 2 2 :
S = [ − x 3 3 + x 2 2 + 2 x ] − 1 2 S = \left[ -\frac{x^3}{3} + \frac{x^2}{2} + 2x \right]_{-1}^{2}
Сначала подставим верхний предел x = 2 x = 2 :
− 2 3 3 + 2 2 2 + 2 ⋅ 2 = − 8 3 + 4 2 + 4 = − 8 3 + 2 + 4 = − 8 3 + 6 -\frac{2^3}{3} + \frac{2^2}{2} + 2 \cdot 2 = -\frac{8}{3} + \frac{4}{2} + 4 = -\frac{8}{3} + 2 + 4 = -\frac{8}{3} + 6 = 10 3 = \frac{10}{3}
Теперь подставим нижний предел x = − 1 x = -1 :
− ( − 1 ) 3 3 + ( − 1 ) 2 2 + 2 ⋅ ( − 1 ) = − ( − 1 3 ) + 1 2 − 2 = 1 3 + 1 2 − 2 -\frac{(-1)^3}{3} + \frac{(-1)^2}{2} + 2 \cdot (-1) = -\left(-\frac{1}{3}\right) + \frac{1}{2} — 2 = \frac{1}{3} + \frac{1}{2} — 2
Приведём к общему знаменателю:
1 3 + 1 2 − 2 = 2 6 + 3 6 − 12 6 = 5 − 12 6 = − 7 6 \frac{1}{3} + \frac{1}{2} — 2 = \frac{2}{6} + \frac{3}{6} — \frac{12}{6} = \frac{5 — 12}{6} = -\frac{7}{6}
Теперь найдём разность верхнего и нижнего пределов:
S = 10 3 − ( − 7 6 ) = 10 3 + 7 6 S = \frac{10}{3} — (-\frac{7}{6}) = \frac{10}{3} + \frac{7}{6}
Приведём к общему знаменателю:
20 6 + 7 6 = 27 6 = 9 2 = 4,5 \frac{20}{6} + \frac{7}{6} = \frac{27}{6} = \frac{9}{2} = 4{,}5
Ответ к пункту 1:
4,5 \boxed{4{,}5}
2) y = 1 y = 1 и y = sin x y = \sin x , на интервале 0 ≤ x ≤ π 2 0 \leq x \leq \frac{\pi}{2}
Шаг 1: Найдём точку пересечения графиков
Приравняем функции:
1 = sin x 1 = \sin x
Синус равен 1, когда:
x = π 2 + 2 π n , n ∈ Z x = \frac{\pi}{2} + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}
Так как ограничение: x ∈ [ 0 ; π 2 ] x \in \left[0;\ \frac{\pi}{2} \right] , выбираем:
x = π 2 x = \frac{\pi}{2}
Шаг 2: Площадь между функциями y = 1 y = 1 и y = sin x y = \sin x на этом промежутке
На этом отрезке sin x ≤ 1 \sin x \leq 1 , следовательно, верхняя функция — y = 1 y = 1 , нижняя — y = sin x y = \sin x .
Площадь:
S = ∫ 0 π 2 ( 1 − sin x ) d x S = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (1 — \sin x) \, dx
Вычислим интеграл:
∫ ( 1 − sin x ) d x = ∫ 1 d x − ∫ sin x d x = x + cos x \int (1 — \sin x) dx = \int 1 dx — \int \sin x dx = x + \cos x
Теперь подставим пределы:
S = [ x + cos x ] 0 π 2 = ( π 2 + cos π 2 ) − ( 0 + cos 0 ) S = \left[ x + \cos x \right]_{0}^{\frac{\pi}{2}} = \left( \frac{\pi}{2} + \cos \frac{\pi}{2} \right) — \left( 0 + \cos 0 \right) = ( π 2 + 0 ) − ( 0 + 1 ) = π 2 − 1 = \left( \frac{\pi}{2} + 0 \right) — (0 + 1) = \frac{\pi}{2} — 1
Ответ к пункту 2:
π 2 − 1 \boxed{\frac{\pi}{2} — 1}
Оставь свой отзыв 💬
Комментариев пока нет, будьте первым!