Краткий ответ:
1) y = 1 x y = \frac{1}{x} , y = 4 x y = 4x , x = 1 x = 1 , y = 0 y = 0 ;
Точки пересечения функций:
1 x = 4 x ; \frac{1}{x} = 4x; 1 = 4 x 2 ; 1 = 4x^2; x 2 = 1 4 , отсюда x = ± 1 2 ; x^2 = \frac{1}{4}, \text{отсюда } x = \pm \frac{1}{2};
Первая функция:
1 x > 0 , отсюда x > 0 ; \frac{1}{x} > 0, \text{отсюда } x > 0;
Вторая функция:
4 x > 0 , отсюда x > 0 ; 4x > 0, \text{отсюда } x > 0;
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ 0.5 1 4 x d x + ∫ 0.5 1 1 x d x = ( 4 ⋅ x 2 2 ) ∣ 0.5 1 + ln x ∣ 0.5 1 = 2 x 2 ∣ 0.5 1 + ln x ∣ 0.5 1 = S = \int_{0.5}^{1} 4x \, dx + \int_{0.5}^{1} \frac{1}{x} \, dx = \left( 4 \cdot \frac{x^2}{2} \right) \bigg|_{0.5}^{1} + \ln x \bigg|_{0.5}^{1} = 2x^2 \bigg|_{0.5}^{1} + \ln x \bigg|_{0.5}^{1} = = 2 ⋅ 0.5 2 − 2 ⋅ 0 2 + ln 1 − ln 0.5 = 2 ⋅ 0.25 − 0 + 0 − ln 0.5 = 1 2 − ln 1 2 ; = 2 \cdot 0.5^2 — 2 \cdot 0^2 + \ln 1 — \ln 0.5 = 2 \cdot 0.25 — 0 + 0 — \ln 0.5 = \frac{1}{2} — \ln \frac{1}{2};
Ответ: 1 2 − ln 1 2 \boxed{\frac{1}{2} — \ln \frac{1}{2}} .
2) y = 1 x 2 y = \frac{1}{x^2} , y = x y = x , x = 2 x = 2 , y = 0 y = 0 ;
Точки пересечения функций:
1 x 2 = x ; \frac{1}{x^2} = x; 1 = x 3 , отсюда x = 1 ; 1 = x^3, \text{отсюда } x = 1;
Первая функция:
1 x 2 > 0 , отсюда x ≠ 0 ; \frac{1}{x^2} > 0, \text{отсюда } x \neq 0;
Вторая функция:
x > 0 ; x > 0;
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ 0 1 x d x + ∫ 1 2 x − 2 d x = x 2 2 ∣ 0 1 + ( x − 1 : ( − 1 ) ) ∣ 1 2 = x 2 2 ∣ 0 1 + ( − 1 x ) ∣ 1 2 = S = \int_{0}^{1} x \, dx + \int_{1}^{2} x^{-2} \, dx = \frac{x^2}{2} \bigg|_{0}^{1} + \left( x^{-1} : (-1) \right) \bigg|_{1}^{2} = \frac{x^2}{2} \bigg|_{0}^{1} + \left( -\frac{1}{x} \right) \bigg|_{1}^{2} = = 1 2 − 0 2 2 + ( − 1 2 ) − ( − 1 1 ) = 1 2 − 0 − 1 2 + 1 = 1 ; = \frac{1^2 — 0^2}{2} + \left( -\frac{1}{2} \right) — \left( -\frac{1}{1} \right) = \frac{1}{2} — 0 — \frac{1}{2} + 1 = 1;
Ответ: 1 \boxed{1} .
3) y = x 2 + 1 y = x^2 + 1 и y = x + 1 y = x + 1 ;
Точки пересечения функций:
x 2 + 1 = x + 1 ; x^2 + 1 = x + 1; 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 \text{ и } x_2 = 1;
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ 0 1 ( ( x + 1 ) − ( x 2 + 1 ) ) d x = ( x 2 2 + x − ( x 3 3 + x ) ) ∣ 0 1 = ( x 2 2 − x 3 3 ) ∣ 0 1 ; S = \int_{0}^{1} \left( (x + 1) — (x^2 + 1) \right) dx = \left( \frac{x^2}{2} + x — \left( \frac{x^3}{3} + x \right) \right) \bigg|_{0}^{1} = \left( \frac{x^2}{2} — \frac{x^3}{3} \right) \bigg|_{0}^{1}; S = 1 2 2 − 1 3 3 − 0 2 2 + 0 3 3 = 1 2 − 1 3 = 3 − 2 6 = 1 6 ; S = \frac{1^2}{2} — \frac{1^3}{3} — \frac{0^2}{2} + \frac{0^3}{3} = \frac{1}{2} — \frac{1}{3} = \frac{3 — 2}{6} = \frac{1}{6};
Ответ: 1 6 \boxed{\frac{1}{6}} .
4) y = x 2 + 2 y = x^2 + 2 и y = 2 x + 2 y = 2x + 2 ;
Точки пересечения функций:
x 2 + 2 = 2 x + 2 ; x^2 + 2 = 2x + 2; x 2 − 2 x = 0 ; x^2 — 2x = 0; x ⋅ ( x − 2 ) = 0 ; x \cdot (x — 2) = 0; x 1 = 0 и x 2 = 2 ; x_1 = 0 \text{ и } x_2 = 2;
Площадь криволинейной трапеции:
S = ∫ 0 2 ( ( 2 x + 2 ) − ( x 2 + 2 ) ) d x = ∫ 0 2 ( 2 x − x 2 ) d x = ( 2 ⋅ x 2 2 − x 3 3 ) ∣ 0 2 = S = \int_{0}^{2} \left( (2x + 2) — (x^2 + 2) \right) dx = \int_{0}^{2} (2x — x^2) \, dx = \left( 2 \cdot \frac{x^2}{2} — \frac{x^3}{3} \right) \bigg|_{0}^{2} = = ( x 2 − x 3 3 ) ∣ 0 2 = 2 2 − 2 3 3 − 0 2 + 0 3 3 = 4 − 8 3 = 4 − 2 2 3 = 1 1 3 ; = \left( x^2 — \frac{x^3}{3} \right) \bigg|_{0}^{2} = 2^2 — \frac{2^3}{3} — 0^2 + \frac{0^3}{3} = 4 — \frac{8}{3} = 4 — 2 \frac{2}{3} = 1 \frac{1}{3};
Ответ: 1 1 3 \boxed{1 \frac{1}{3}} .
Подробный ответ:
Задача 1: Найти площадь криволинейной трапеции
Функции:
y = 1 x y = \frac{1}{x} y = 4 x y = 4x Границы по x: от 0 до 1 Шаг 1: Найдём точку пересечения функций
Решим уравнение:
1 x = 4 x ⇒ 1 = 4 x 2 ⇒ x 2 = 1 4 ⇒ x = ± 1 2 \frac{1}{x} = 4x \Rightarrow 1 = 4x^2 \Rightarrow x^2 = \frac{1}{4} \Rightarrow x = \pm \frac{1}{2}
Берем только x = 1 2 x = \frac{1}{2} , т.к. область x > 0 x > 0 .
Шаг 2: Определим границы интегрирования
Левая граница: x = 0 x = 0 Точка пересечения: x = 0.5 x = 0.5 Правая граница: x = 1 x = 1 Шаг 3: Построим площадь между графиками
Площадь будет состоять из двух частей:
От 0 до 0.5 — под графиком y = 4 x y = 4x От 0.5 до 1 — под графиком y = 1 x y = \frac{1}{x} Шаг 4: Выразим площадь через интегралы
S = ∫ 0 0.5 4 x d x + ∫ 0.5 1 1 x d x S = \int_0^{0.5} 4x \, dx + \int_{0.5}^{1} \frac{1}{x} \, dx
Шаг 5: Вычислим каждый интеграл
Первый интеграл:
∫ 0 0.5 4 x d x = 4 ⋅ ∫ 0 0.5 x d x = 4 ⋅ [ x 2 2 ] 0 0.5 = 4 ⋅ ( 0.5 2 2 ) = 4 ⋅ 0.25 2 = 4 ⋅ 0.125 = 0.5 \int_0^{0.5} 4x \, dx = 4 \cdot \int_0^{0.5} x \, dx = 4 \cdot \left[ \frac{x^2}{2} \right]_0^{0.5} = 4 \cdot \left( \frac{0.5^2}{2} \right) = 4 \cdot \frac{0.25}{2} = 4 \cdot 0.125 = 0.5
Второй интеграл:
∫ 0.5 1 1 x d x = [ ln x ] 0.5 1 = ln 1 − ln 0.5 = 0 − ln 0.5 = − ln 0.5 = ln 2 \int_{0.5}^{1} \frac{1}{x} \, dx = \left[ \ln x \right]_{0.5}^{1} = \ln 1 — \ln 0.5 = 0 — \ln 0.5 = -\ln 0.5 = \ln 2
Шаг 6: Ответ
S = 0.5 − ln 0.5 = 1 2 − ln 1 2 S = 0.5 — \ln 0.5 = \frac{1}{2} — \ln \frac{1}{2}
Итог:
S = 1 2 − ln 1 2 \boxed{S = \frac{1}{2} — \ln \frac{1}{2}}
Задача 2: Найти площадь криволинейной трапеции
Даны функции:
y = 1 x 2 y = \frac{1}{x^2} y = x y = x Границы: от x = 1 x = 1 до x = 2 x = 2 Шаг 1: Найдём точку пересечения функций
1 x 2 = x ⇒ 1 = x 3 ⇒ x = 1 \frac{1}{x^2} = x \quad \Rightarrow \quad 1 = x^3 \quad \Rightarrow \quad x = 1
Точка пересечения — x = 1 x = 1
Шаг 2: Установим границы интегрирования
Функции пересекаются при x = 1 x = 1 , а правая граница дана как x = 2 x = 2 , левая также будет x = 1 x = 1 . Значит, площадь берётся между x = 1 x = 1 и x = 2 x = 2 .
Шаг 3: Определим, какая функция сверху
На отрезке [ 1 , 2 ] [1, 2] :
y = x y = x — возрастающая линейная функция.y = 1 x 2 y = \frac{1}{x^2} — убывающая гипербола.Подставим x = 1.5 x = 1.5 :
y = x = 1.5 y = x = 1.5 y = 1 ( 1.5 ) 2 = 1 2.25 < 1 y = \frac{1}{(1.5)^2} = \frac{1}{2.25} < 1 Значит, сверху будет y = x y = x , а снизу — y = 1 x 2 y = \frac{1}{x^2}
Шаг 4: Выразим площадь через интеграл
S = ∫ 1 2 ( x − 1 x 2 ) d x S = \int_{1}^{2} \left(x — \frac{1}{x^2} \right) dx
Шаг 5: Вычислим интеграл
Разделим на 2 части:
∫ 1 2 x d x − ∫ 1 2 x − 2 d x \int_{1}^{2} x \, dx — \int_{1}^{2} x^{-2} dx
Первая часть:
∫ 1 2 x d x = [ x 2 2 ] 1 2 = 2 2 2 − 1 2 2 = 4 2 − 1 2 = 3 2 \int_{1}^{2} x \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} \right]_1^2 = \frac{2^2}{2} — \frac{1^2}{2} = \frac{4}{2} — \frac{1}{2} = \frac{3}{2}
Вторая часть:
∫ 1 2 x − 2 d x = [ − 1 x ] 1 2 = − 1 2 + 1 1 = 1 2 \int_{1}^{2} x^{-2} dx = \left[ \frac{-1}{x} \right]_1^2 = -\frac{1}{2} + \frac{1}{1} = \frac{1}{2}
Шаг 6: Вычислим итоговую площадь
S = 3 2 − 1 2 = 1 S = \frac{3}{2} — \frac{1}{2} = \boxed{1}
Ответ: 1 \boxed{1}
Задача 3: Найти площадь криволинейной трапеции
Даны функции:
y = x 2 + 1 y = x^2 + 1 — параболаy = x + 1 y = x + 1 — прямаяШаг 1: Найдём точки пересечения графиков
Приравниваем:
x 2 + 1 = x + 1 ⇒ x 2 − x = 0 ⇒ x ( x − 1 ) = 0 ⇒ x = 0 или x = 1 x^2 + 1 = x + 1 \Rightarrow x^2 — x = 0 \Rightarrow x(x — 1) = 0 \Rightarrow x = 0 \quad \text{или} \quad x = 1
То есть графики пересекаются в точках:
Шаг 2: Определим, какая функция сверху на интервале [0;1]
Выберем любую точку, например, x = 0.5 x = 0.5 :
y 1 = x 2 + 1 = ( 0.5 ) 2 + 1 = 0.25 + 1 = 1.25 y_1 = x^2 + 1 = (0.5)^2 + 1 = 0.25 + 1 = 1.25 y 2 = x + 1 = 0.5 + 1 = 1.5 y_2 = x + 1 = 0.5 + 1 = 1.5 Значит, на отрезке сверху — y = x + 1 y = x + 1 , снизу — y = x 2 + 1 y = x^2 + 1
Шаг 3: Выразим площадь как разность интегралов
S = ∫ 0 1 ( ( x + 1 ) − ( x 2 + 1 ) ) d x = ∫ 0 1 ( x − x 2 ) d x S = \int_0^1 \left( (x + 1) — (x^2 + 1) \right) dx = \int_0^1 (x — x^2) dx
Шаг 4: Посчитаем интеграл
Разделим:
∫ 0 1 x d x − ∫ 0 1 x 2 d x \int_0^1 x \, dx — \int_0^1 x^2 \, dx
Первый интеграл:
∫ 0 1 x d x = [ x 2 2 ] 0 1 = 1 2 − 0 = 1 2 \int_0^1 x \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} \right]_0^1 = \frac{1}{2} — 0 = \frac{1}{2}
Второй интеграл:
∫ 0 1 x 2 d x = [ x 3 3 ] 0 1 = 1 3 − 0 = 1 3 \int_0^1 x^2 \, dx = \left[ \frac{x^3}{3} \right]_0^1 = \frac{1}{3} — 0 = \frac{1}{3}
Шаг 5: Итоговая площадь
S = 1 2 − 1 3 = 3 − 2 6 = 1 6 S = \frac{1}{2} — \frac{1}{3} = \frac{3 — 2}{6} = \boxed{\frac{1}{6}}
Ответ: 1 6 \boxed{\frac{1}{6}}
Задача 4: Найти площадь криволинейной трапеции
Функции:
y = x 2 + 2 y = x^2 + 2 — парабола (ветви вверх, сдвинута на 2 по y)y = 2 x + 2 y = 2x + 2 — прямая (наклонная, пересекает ось y в точке (0, 2))Шаг 1: Найдём точки пересечения функций
Приравниваем:
x 2 + 2 = 2 x + 2 ⇒ x 2 − 2 x = 0 ⇒ x ( x − 2 ) = 0 ⇒ x = 0 и x = 2 x^2 + 2 = 2x + 2 \Rightarrow x^2 — 2x = 0 \Rightarrow x(x — 2) = 0 \Rightarrow x = 0 \quad \text{и} \quad x = 2
Значит, графики пересекаются при:
Шаг 2: Определим, какая функция выше
Выберем точку внутри отрезка, например, x = 1 x = 1 :
y 1 = x 2 + 2 = 1 2 + 2 = 3 y_1 = x^2 + 2 = 1^2 + 2 = 3 y 2 = 2 x + 2 = 2 ⋅ 1 + 2 = 4 y_2 = 2x + 2 = 2 \cdot 1 + 2 = 4 Значит, на всём отрезке [0; 2]:
сверху — y = 2 x + 2 y = 2x + 2 снизу — y = x 2 + 2 y = x^2 + 2 Шаг 3: Составим выражение для площади
S = ∫ 0 2 [ ( 2 x + 2 ) − ( x 2 + 2 ) ] d x = ∫ 0 2 ( 2 x − x 2 ) d x S = \int_0^2 \left[(2x + 2) — (x^2 + 2)\right] dx = \int_0^2 (2x — x^2) dx
Шаг 4: Разделим интеграл
S = ∫ 0 2 2 x d x − ∫ 0 2 x 2 d x S = \int_0^2 2x \, dx — \int_0^2 x^2 \, dx
Шаг 5: Вычислим интегралы
1-й интеграл:
∫ 0 2 2 x d x = 2 ⋅ ∫ 0 2 x d x = 2 ⋅ [ x 2 2 ] 0 2 = 2 ⋅ ( 4 2 ) = 2 ⋅ 2 = 4 \int_0^2 2x \, dx = 2 \cdot \int_0^2 x \, dx = 2 \cdot \left[ \frac{x^2}{2} \right]_0^2 = 2 \cdot \left( \frac{4}{2} \right) = 2 \cdot 2 = 4
2-й интеграл:
∫ 0 2 x 2 d x = [ x 3 3 ] 0 2 = 8 3 − 0 = 8 3 \int_0^2 x^2 \, dx = \left[ \frac{x^3}{3} \right]_0^2 = \frac{8}{3} — 0 = \frac{8}{3}
Шаг 6: Вычитаем
S = 4 − 8 3 = 12 3 − 8 3 = 4 3 S = 4 — \frac{8}{3} = \frac{12}{3} — \frac{8}{3} = \frac{4}{3}
Ответ: 1 1 3
Оставь свой отзыв 💬
Комментариев пока нет, будьте первым!