Вычисление площадей плоских фигур
Как с помощью определенного интеграла вычислить площадь плоской фигуры.
Для этого надо:
1) Разбираться в неопределенном интеграле хотя бы на среднем уровне.
2) Уметь применять формулу Ньютона-Лейбница и вычислять определенный интеграл.
3) Знать два правила:
-Определенный интеграл численно равен площади соответствующей криволинейной трапеции.
-Если на отрезке некоторая непрерывная функция
больше либо равна некоторой непрерывной функции
, то площадь фигуры, ограниченной графиками данных
функций и прямыми ,
, можно найти по формуле:
Вспомним, что криволинейной трапецией называется плоская фигура, ограниченная осью , прямыми
,
и графиком непрерывной на отрезке
функции
, которая не меняет знак на этом промежутке. Пусть данная фигура расположена не ниже оси абсцисс:
Тогда площадь криволинейной трапеции численно равна определенному интегралу. С точки зрения геометрии определенный интеграл – это ПЛОЩАДЬ.
То есть, определенному интегралу (если он существует) геометрически соответствует площадь некоторой фигуры. Например, рассмотрим определенный интеграл . Подынтегральная функция
задает на плоскости кривую, располагающуюся выше оси
(желающие могут выполнить чертёж), а сам определенный интеграл
численно равен площади соответствующей криволинейной трапеции.
Пример 1
Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями ,
,
,
.
Выполним чертеж (обратите внимание, что уравнение задает ось
):
На отрезке график функции
расположен над осью
, поэтому:
Ответ:
Пример 2
Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями ,
,
и осью
Это пример для самостоятельного решения.
Что делать, если криволинейная трапеция расположена под осью ?
Пример 3
Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями ,
и координатными осями.
Решение: Выполним чертеж:
Если криволинейная трапеция расположенапод осью (или, по крайней мере, не выше данной оси), то её площадь можно найти по формуле:
В данном случае:
Ответ:
На практике чаще всего фигура расположена и в верхней и в нижней полуплоскости.
Пример 4
Найти площадь плоской фигуры, ограниченной линиями ,
.
Решение: Сначала нужно выполнить чертеж.
А теперь формула: Если на отрезке некоторая непрерывная функция
больше либо равна некоторой непрерывной функции
, то площадь фигуры, ограниченной графиками данных функций и прямыми
,
, можно найти по формуле:
В рассматриваемом примере очевидно, что на отрезке парабола располагается выше прямой, а поэтому из
необходимо вычесть
Искомая фигура ограничена параболой сверху и прямой
снизу.
На отрезке
, по соответствующей формуле:
Ответ:
Примеры для самостоятельного решения
Пример 5
Найти площадь фигуры, ограниченной линиями ,
.
Пример 6
Найти площадь фигуры, ограниченной линиями ,
.
Дата добавления: 2020-06-09; просмотров: 529;