Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y = \dfrac{1}{x}\), trục hoành và các đường thẳng \(x = 1,x = e.\)
\(S = \int\limits_1^e {\left| {\dfrac{1}{x}} \right|dx} = \int\limits_1^e {\dfrac{1}{x}dx} = \left. {\ln x} \right|_1^e = \ln e - \ln 1 = 1\)
Ba Tí muốn làm cửa sắt được thiết kế như hình bên. Vòm cổng có hình dạng một parabol. Giá \(1{m^2}\) cửa sắt là \(660\,000\) đồng. Cửa sắt có giá (nghìn đồng) là:
+) Viết phương trình parabol:
Gọi phương trình parabol là :
\((P):\,\,y = a{x^2} + bx + c,\,\,a \ne 0\)
Vì (\(P\)) đi qua \(A( - 2,5;\,1,5),\,\,B(0;2),\,\,C(2,5;\,\,1,5)\) nên \(\left\{ \begin{array}{l}\frac{{25}}{4}a - \frac{5}{2}b + c = 1,5\\\frac{{25}}{4}a + \frac{5}{2}b + c = 1,5\\c = 2\end{array} \right.\) \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = - \frac{2}{{25}}\\b = 0\\c = 2\end{array} \right.\)
\( \Rightarrow (P):\,\,y = - \frac{2}{{25}}{x^2} + 2\)
+) Diện tích cần tìm là: \(S = \int\limits_{ - 2,5}^{2,5} {\left| { - \frac{2}{{25}}{x^2} + 2} \right|dx} = \int\limits_{ - 2,5}^{2,5} {\left( { - \frac{2}{{25}}{x^2} + 2} \right)dx} = \left. {\left( { - \frac{2}{{75}}{x^3} + 2x} \right)} \right|_{ - 2,5}^{2,5} = \frac{{55}}{6}\,\,({m^2})\)
+) Giá của cửa sắt là: \(\frac{{55}}{6}.660\,000 = 6050000\)(đồng)\( = 6050\)(nghìn đồng).
Gọi (H) là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y={{x}^{2}}-4x+4\), trục tung, trục hoành. Giá trị của k để đường thẳng d đi qua \(A(0;4)\) có hệ số góc k chia (H) thành 2 phần có diện tích bằng nhau là
Phương trình đường thẳng d đi qua \(A(0;4)\) có hệ số góc k
\(y=k(x-0)+4\Leftrightarrow y=kx+4\)
Cho \(y=0\Rightarrow x=\frac{-4}{k},\,\,k\ne 0\). Vậy, d cắt Ox tại điểm \(I\left( -\frac{4}{k};0 \right)\).
Giao điểm của \(y={{x}^{2}}-4x+4\) và trục hoành: Cho \(y=0\Rightarrow x=2\).
\(\Rightarrow \) Để d chia (H) thành 2 phần thì \(0<\frac{-4}{k}<2\Leftrightarrow k<-2\).
Vì d chia (H) thành 2 phần có diện tích bằng nhau
\(\Rightarrow {{S}_{1}}={{S}_{2}}\Rightarrow {{S}_{1}}=\frac{1}{2}\left( {{S}_{1}}+{{S}_{2}} \right)\Leftrightarrow \int\limits_{0}^{-\frac{4}{k}}{\left| kx+4 \right|dx}=\frac{1}{2}\int\limits_{0}^{2}{\left| {{x}^{2}}-4x+4 \right|dx}\Leftrightarrow \int\limits_{0}^{-\frac{4}{k}}{(kx+4)dx}=\frac{1}{2}\int\limits_{0}^{2}{{{(x-2)}^{2}}dx}\)
\(\Leftrightarrow \left. \frac{{{(kx+4)}^{2}}}{2k} \right|_{0}^{-\frac{4}{k}}=\left. \frac{1}{2}.\frac{{{(x-2)}^{3}}}{3} \right|_{0}^{2}\Leftrightarrow -\frac{8}{k}=-\frac{1}{2}.\frac{{{(-2)}^{3}}}{3}\Leftrightarrow \frac{-8}{k}=\frac{4}{3}\Leftrightarrow k=-6\)
Cho hai hàm số \(y = f(x)\) và \(y = g(x)\) liên tục trên đoạn \(\left[ {a;b} \right]\) với \(a < b\). Kí hiệu \({S_1}\) là diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y = 3f(x)\), \(y = 3g(x),\,\,x = a,\,\,x = b,\,\,{S_2}\) là diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y = f(x) - 2,\,\,y = g(x) - 2,\,\,x = a,\,\,x = b\). Khẳng định nào sau đây đúng?
Theo đề bài, ta có:
\({S_1} = \int\limits_a^b {\left| {3f(x) - 3g(x)} \right|dx} = 3\int\limits_a^b {\left| {f(x) - g(x)} \right|dx} \), \({S_2} = \int\limits_a^b {\left| {\left( {f(x) - 2} \right) - \left( {g(x) - 2} \right)} \right|dx} = \int\limits_a^b {\left| {f(x) - g(x)} \right|dx} \)
\( \Rightarrow {S_1} = 3{S_2}\)
Diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y = {\cos ^2}x,\,\,\,y = 0\) và \(x = 0,\,\,x = \dfrac{\pi }{4}\) bằng:
Diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y = {\cos ^2}x,\,\,\,y = 0\) và \(x = 0,\,\,x = \frac{\pi }{4}\) là:
\(\begin{array}{l}S = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\left| {{{\cos }^2}x} \right|dx} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {{{\cos }^2}xdx} \\ = \frac{1}{2}\int\limits_0^{\frac{\pi }{4}} {\left( {1 + \cos 2x} \right)dx} = \left. {\left( {\frac{1}{2}x + \frac{1}{4}\sin 2x} \right)} \right|_0^{\frac{\pi }{4}}\\ = \frac{1}{2}.\frac{\pi }{4} + \frac{1}{4}\sin \frac{\pi }{2} = \frac{\pi }{8} + \frac{1}{4}.\end{array}\)
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \(\left| y \right| = 1 - {x^2}\) là:
\(\left| y \right| = 1 - {x^2} \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}y = 1 - {x^2}\\y = - 1 + {x^2}\end{array} \right.\)
Xét phương trình hoành độ giao điểm \(1 - {x^2} = - 1 + {x^2} \Leftrightarrow {x^2} = 1 \Leftrightarrow x = \pm 1\).
Vậy diện tích cần tính là \(S = \int\limits_{ - 1}^1 {\left| {1 - {x^2} + 1 - {x^2}} \right|dx} = \left| {\int\limits_{ - 1}^1 {\left( {2 - 2{x^2}} \right)dx} } \right| = \frac{8}{3}\)
Cho hình phẳng \(\left( H \right)\) giới hạn bởi các đường \(y=\left| {{x}^{2}}-4x+3 \right|,\,\,y=x+3\) (phần tô đậm trong hình vẽ). Diện tích của \(\left( H \right)\) bằng
Hoành độ giao điểm của \(\left( P \right)\) và \(\left( d \right)\) là nghiệm phương trình \(\left| {{x}^{2}}-4x+3 \right|=x+3\Leftrightarrow \left[ \begin{align} x=0 \\ x=5 \\ \end{align} \right..\)
Khi đó, diện tích của \(\left( H \right)\) là \(S=\int\limits_{0}^{5}{\left| \left| {{x}^{2}}-4x+3 \right|-x-3 \right|\,\text{d}x}=\int\limits_{0}^{5}{\left[ x+3-\left| {{x}^{2}}-4x+3 \right| \right]\,\text{d}x}\)
Ta có \(\int\limits_{0}^{5}{\left| {{x}^{2}}-4x+3 \right|\,\text{d}x}=\int\limits_{0}^{1}{\left| {{x}^{2}}-4x+3 \right|\,\text{d}x}+\int\limits_{1}^{3}{\left| {{x}^{2}}-4x+3 \right|\,\text{d}x}+\int\limits_{3}^{5}{\left| {{x}^{2}}-4x+3 \right|\,\text{d}x}\)
\(=\int\limits_{0}^{1}{\left( {{x}^{2}}-4x+3 \right)\,\text{d}x}-\int\limits_{1}^{3}{\left( {{x}^{2}}-4x+3 \right)\,\text{d}x}+\int\limits_{3}^{5}{\left( {{x}^{2}}-4x+3 \right)\,\text{d}x}=\frac{4}{3}-\left( -\,\frac{4}{3} \right)+\frac{20}{3}=\frac{28}{3}.\)
Vậy \(S=\int\limits_{0}^{5}{\left( x+3 \right)\,\text{d}x}-\frac{28}{3}=\left. \left( \frac{{{x}^{2}}}{2}+3x \right) \right|_{0}^{5}-\frac{28}{3}=\frac{109}{6}.\)
Cho \(\left( H \right)\) là hình phẳng được tô đậm trong hình vẽ và được giới hạn bởi các đường có phương trình \(y=\frac{10}{3}x-{{x}^{2}}\), \(y=\left\{ \begin{align} & -x\,\,\,\,\,\,\,\text{khi}\,x\le 1 \\ & x-2\,\,\text{khi}\,\,x>1 \\ \end{align} \right.\). Diện tích của \(\left( H \right)\) bằng?
Hoành độ giao điểm của hai đồ thị hàm số \(y=-x\) và \(y=x-2\) là: \(-x=x-2\,\Leftrightarrow x=1\).
Diện tích hình phẳng cần tính là:\(S=\int\limits_{0}^{1}{\left( \frac{10}{3}x-{{x}^{2}}+x \right)\text{d}x}+\int\limits_{1}^{3}{\left( \frac{10}{3}x-{{x}^{2}}-x+2 \right)\text{d}x}\).
\(\Leftrightarrow S=\int\limits_{0}^{1}{\left( \frac{13}{3}x-{{x}^{2}} \right)\text{d}x}+\int\limits_{1}^{3}{\left( \frac{7}{3}x-{{x}^{2}}+2 \right)\text{d}x}\)
\(\Leftrightarrow S=\int\limits_{0}^{1}{\left( \frac{13}{3}x-{{x}^{2}} \right)\text{d}x}+\int\limits_{1}^{3}{\left( \frac{7}{3}x-{{x}^{2}}+2 \right)\text{d}x}\)
\(\Leftrightarrow S=\left. \left( \frac{13}{6}{{x}^{2}}-\frac{{{x}^{3}}}{3} \right)\, \right|_{\,0}^{1}+\left. \left( \frac{7}{6}{{x}^{2}}-\frac{{{x}^{3}}}{3}+2x \right)\, \right|_{1}^{3}=\frac{13}{2}\)
Diện tích hình phẳng của phần tô đậm trong hình vẽ bên được tính theo công thức nào dưới đây?
Dựa vào đồ thị hàm số ta thấy hoành độ giao điểm của hai đồ thị hàm số \(y = 2{x^2} - 4x + 1\) và \(y = - 2{x^2} + 1\) là \(x = 0\) và \(x = 1\).
Hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số \(y = 2{x^2} - 4x + 1\), \(y = - 2{x^2} + 1\), đường thẳng \(x = 0,\,\,x = 1\) là: \(S = \int\limits_0^1 {\left| {\left( {2{x^2} - 4x + 1} \right) - \left( { - 2{x^2} + 1} \right)} \right|dx} \).
Dựa vào đồ thị hàm số ta thấy trên đoạn \(\left[ {0;1} \right]\) thì đồ thị hàm số \(y = - 2{x^2} + 1\) nằm hoàn toàn phía trên đồ thị hàm số \(y = 2{x^2} - 4x + 1\), do đó \( - 2{x^2} + 1 > 2{x^2} - 4x + 1\,\,\forall x \in \left[ {0;1} \right]\).
\( \Rightarrow \left| {\left( {2{x^2} - 4x + 1} \right) - \left( { - 2{x^2} + 1} \right)} \right| = - 2{x^2} + 1 - 2{x^2} + 4x - 1 = - 4{x^2} + 4x\).
Vậy \(S = \int\limits_0^1 {\left( { - 4{x^2} + 4x} \right)dx} \).
Cho \(\left( H \right)\) là hình phẳng giới hạn bởi parabol \(y=\sqrt{3}{{x}^{2}}\), cung tròn có phương trình \(y=\sqrt{4-{{x}^{2}}}\) (với \(0\le x\le 2\)) và trục hoành (phần tô đậm trong hình vẽ). Diện tích của \(\left( H \right)\) bằng
Ta có:
\(\sqrt{3}{{x}^{2}}=\sqrt{4-{{x}^{2}}}\Leftrightarrow 3{{x}^{4}}+{{x}^{2}}-4=0\Leftrightarrow \left( {{x}^{2}}-1 \right)\left( {{x}^{2}}+4 \right)=0\Leftrightarrow \left[ \begin{align} & x=1(TM) \\ & x=-1(L) \\ \end{align} \right.\)
Do đó:
\(S=\int\limits_{0}^{1}{\sqrt{3}{{x}^{2}}dx}+\int\limits_{1}^{2}{\sqrt{4-{{x}^{2}}}dx}=\left. \frac{\sqrt{3}}{3}{{x}^{3}} \right|_{0}^{1}+\int\limits_{1}^{2}{\sqrt{4-{{x}^{2}}}dx}=\frac{\sqrt{3}}{3}+\int\limits_{1}^{2}{\sqrt{4-{{x}^{2}}}dx}\)
Tính \(I=\int\limits_{1}^{2}{\sqrt{4-{{x}^{2}}}dx}\).
Đặt \(x=2\sin t\Rightarrow dx=2\cos tdt\).
Đổi cận \(\left\{ \begin{align} & x=1\Rightarrow \sin t=\frac{1}{2}\Rightarrow t=\frac{\pi }{6} \\ & x=2\Rightarrow \sin t=1\Rightarrow t=\frac{\pi }{2} \\ \end{align} \right.\)
\(\begin{align} & I=\int\limits_{1}^{2}{\sqrt{4-{{x}^{2}}}dx}=\int\limits_{\pi /6}^{\pi /2}{\sqrt{4-4{{\sin }^{2}}t}.2\cos tdt}=\int\limits_{\pi /6}^{\pi /2}{4{{\cos }^{2}}tdt}=\int\limits_{\pi /6}^{\pi /2}{2\left( \cos 2t+1 \right)dt} \\ & =\left. \sin 2t \right|_{\pi /6}^{\pi /2}+\left. 2t \right|_{\pi /6}^{\pi /2}=\frac{2\pi }{3}-\frac{\sqrt{3}}{2} \\ \end{align}\)
Suy ra \(S=\frac{\sqrt{3}}{3}+\frac{2\pi }{3}-\frac{\sqrt{3}}{2}=\frac{4\pi -\sqrt{3}}{6}\).
Cho hàm số \(y={{x}^{4}}-3{{x}^{2}}+m\) có đồ thị \(\left( C \right)\) cắt trục hoành tại 4 điểm phân biệt. Gọi \({{S}_{1}}\) là diện tích hình phẳng giới hạn bởi trục hoành và phần đồ thị \(\left( C \right)\) nằm phía trên trục hoành, \({{S}_{2}}\) là diện tích hình phẳng giới hạn bởi trục hoành và phần đồ thị \(\left( C \right)\) nằm phía dưới trục hoành. Biết rằng \({{S}_{1}}={{S}_{2}}\). Giá trị của \(m\) là
Phương trình hoành độ giao điểm \(\left( C \right)\) và \(Ox\) là \({{x}^{4}}-3{{x}^{2}}+m=0\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( * \right).\)
Đặt \(t={{x}^{2}}\ge 0,\) khi đó \(\left( * \right)\Leftrightarrow {{t}^{2}}-3t+m=0\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( I \right).\)
Để \(\left( C \right)\) cắt \(Ox\) tại bốn điểm phân biệt khi \(\left( I \right)\) có 2 nghiệm dương phân biệt
\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
\Delta > 0\\
- \frac{b}{a} > 0\\
\frac{c}{a} > 0
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
9 - 4m > 0\\
3 > 0\\
m > 0
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
m < \frac{9}{4}\\
m > 0
\end{array} \right.\,\, \Leftrightarrow 0 < m < \frac{9}{4}.\)
Khi đó, gọi \({{t}_{1}},\,\,{{t}_{2}}\,\,\,\left( 0<{{t}_{1}}<{{t}_{2}} \right)\) là nghiệm của phương trình \(\left( I \right).\)
Suy ra \(\left( * \right)\) có bốn nghiệm theo thứ tự phân biệt là \({{x}_{1}}=-\,\sqrt{{{t}_{2}}},\,\,{{x}_{2}}=-\,\sqrt{{{t}_{1}}},\,\,{{x}_{3}}=\sqrt{{{t}_{1}}},\,\,{{x}_{4}}=\sqrt{{{t}_{2}}}.\)
Do tính đối xứng của \(\left( C \right)\) nên \({{S}_{1}}={{S}_{2}}\)
\(\begin{align} & \Leftrightarrow \,\int\limits_{0}^{{{x}_{3}}}{\left( {{x}^{4}}-3{{x}^{2}}+m \right)\,\text{d}x}=\int\limits_{{{x}_{3}}}^{{{x}_{4}}}{\left( -\,{{x}^{4}}+3{{x}^{2}}-m \right)\,\text{d}x} \\ & \left. \Leftrightarrow \left( \frac{{{x}^{5}}}{5}-{{x}^{3}}+mx \right) \right|_{0}^{{{x}_{3}}}=\left. \left( -\,\frac{{{x}^{5}}}{5}+{{x}^{3}}-mx \right) \right|_{{{x}_{3}}}^{{{x}_{4}}} \\ & \Leftrightarrow \frac{x_{3}^{5}}{5}-x_{3}^{3}+m{{x}_{3}}=-\frac{x_{4}^{5}}{5}+x_{4}^{3}-m{{x}_{4}}+\frac{x_{3}^{5}}{5}-x_{3}^{3}+m{{x}_{3}} \\ & \Leftrightarrow -\frac{x_{4}^{5}}{5}+x_{4}^{3}-m{{x}_{4}}=0. \\\end{align}\)
Mà \(a={{x}_{4}}\) là nghiệm của phương trình \(\left( * \right)\) nên suy ra
\(\left\{ \begin{array}{l}
x_4^4 - 3x_4^2 + m = 0\\
- \,\frac{{x_4^5}}{5} + x_4^3 - m{x_4} = 0
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
m = - \,{a^4} + 3{a^2}\\
m = - \frac{{{a^4}}}{5} + {a^2}
\end{array} \right.\)
\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
m = - \,{a^4} + 3{a^2}\\
- \,{a^4} + 3{a^2} = - \,\frac{{{a^4}}}{5} + {a^2}
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
m = - \,{a^4} + 3{a^2}\\
\left[ \begin{array}{l}
{a^2} = 0\\
{a^2} = \frac{5}{2}
\end{array} \right.
\end{array} \right.\,\, \Rightarrow \,\,\left[ \begin{array}{l}
m = 0\\
m = \frac{5}{4}
\end{array} \right..\)
Kết hợp với điều kiện \(0<m<\frac{9}{4}\,\,\xrightarrow{{}}\,\,m=\frac{5}{4}\) là giá trị cần tìm.
Sân trường THPT Chuyên Hà Giang có một bồn hoa hình tròn có tâm O. Một nhóm học sinh lớp 12 được giao thiết kế bồn hoa, nhóm này chia bồn hoa thành bốn phần, bởi hai đường Parabol có cùng đỉnh O và đối xứng nhau qua O. Hai đường Parabol này cắt đường tròn tại bốn điểm A, B, C, D tạo thành một hình vuông có cạnh bằng 4m (như hình vẽ). Phần diện tích \(S_1,S_3\) dùng để trồng hoa, phần diện tích \(S_2,S_4\) dùng để trồng cỏ (Diện tích được làm tròn đến hàng phần trăm). Biết kinh phí trồng hoa là \(150.000\) đồng/ \(m^2\), kinh phí trồng cỏ là \(100.000\) đồng/ \(m^2\). Hỏi cả trường cần bao nhiêu tiền để trồng bồn hoa đó? (Số tiền làm tròn đến hàng chục nghìn).
Gắn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ, do ABCD là hình vuông cạnh 4m nên ta có \(A\left( { - 2;2} \right);B\left( {2;2} \right),C\left( {2; - 2} \right);D\left( { - 2; - 2} \right)\), từ đó ta dễ dàng viết được phương trình đường tròn là \({x^2} + {y^2} = 8\) và phương trình 2 parabol là \(y = \dfrac{1}{2}{x^2}\) và \(y = - \dfrac{1}{2}{x^2}\).
Ta có: S1 là diện tích hình phẳng giới hạn bởi đường tròn \({x^2} + {y^2} = 8\) và parabol (P): \(y = \dfrac{1}{2}{x^2}\)
\({S_1} = \int\limits_0^2 {\left( {\sqrt {8 - {x^2}} - \dfrac{1}{2}{x^2}} \right)dx} \) \(\Rightarrow {S_1} + {S_3} = 4\int\limits_0^2 {\left( {\sqrt {8 - {x^2}} - \dfrac{1}{2}{x^2}} \right)dx} = 15,23\left( {{m^2}} \right)\)
\({S_2} + {S_4} = \pi {\left( {2\sqrt 2 } \right)^2} - \left( {{S_1} + {S_3}} \right) = 9,90\left( {{m^2}} \right)\)
\( \Rightarrow \) Chi phí để trồng bồn hoa đó là: \(15,23.150 + 9,90.100 \approx 3270\) (nghìn đồng).
Cho hai hàm số \(f\left( x \right) = - x\) và \(g\left( x \right) = {e^x}\). Diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số \(y = f\left( x \right),y = g\left( x \right)\) và hai đường thẳng \(x = 0,x = e\) là:
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số \(y = f\left( x \right),y = g\left( x \right)\) và hai đường thẳng \(x = 0,x = e\) là:
\(S = \int\limits_0^e {\left| {{e^x} - \left( { - x} \right)} \right|dx} = \int\limits_0^e {\left| {{e^x} + x} \right|dx} \)
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đồ thị hàm số $y = {x^3} - x;y = 2x$ và các đường thẳng $x = - 1;x = 1$ được xác định bởi công thức:
Xét phương trình hoành độ giao điểm của 2 đồ thị:
${x^3}-x = 2x \Leftrightarrow {x^3}-3x = 0 \Leftrightarrow x = 0$ (chỉ xét trên $\left( {-1;1} \right)$)
Với $x \in \left( {-1;0} \right)$ thì ${x^3}-3x > 0$ ; với $x \in \left( {0;1} \right)$ thì ${x^3}-3x < 0$
Diện tích cần tìm là $S = \int\limits_{ - 1}^1 {\left| {{x^3} - 3x} \right|dx} = \int\limits_{ - 1}^0 {\left( {{x^3} - 3x} \right)dx} + \int\limits_0^1 {\left( {3x - {x^3}} \right)dx} $
Tìm diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường $y = (x - 1){e^x}$, trục hoành, đường thẳng $x = 0$ và $x = 1$
Diện tích cần tính là $S = \int\limits_0^1 {\left| {\left( {x - 1} \right){e^x}} \right|dx} = \int\limits_0^1 {\left( {1 - x} \right){e^x}dx} = 0,718... = e - 2$ (sử dụng máy, tính trực tiếp và so sánh với các đáp án)
Gọi $S$ là diện tích của Ban Công của một ngôi nhà có dạng như hình vẽ ($S$ được giới hạn bởi parabol $\left( P \right)$ và trục $Ox$). Giá trị của S là:
Gọi phương trình parabol: $y=ax^2+bx+c (a\ne 0)$
Parabol có đỉnh $(0;1)$ nên $c=1$ và $-\dfrac{b}{2a}=0$ hay $b=0$.
Do đó $y=ax^2+1$.
Lại có các điểm $(-1;0),(1;0)$ thuộc đồ thị hàm số nên $a.1^2+1=0\Leftrightarrow a=-1$
Ta thấy, phương trình đường cong parabol trong hình là: \(y = - {x^2} + 1\)
$ \Rightarrow S = \int_{ - 1}^1 {\left| {1 - {x^2}} \right|dx} = \left. {\left( {x - \dfrac{1}{3}{x^3}} \right)} \right|_{ - 1}^1 = \dfrac{4}{3}$
Gọi \(S\) là diện tích hình phẳng \(\left( H \right)\) giới hạn bởi các đường $y=f\left( x \right),~$trục hoành và hai đường thẳng \(x = - 1,x = 2\) (như hình vẽ). Đặt $a=\underset{-1}{\overset{0}{\mathop \int }}\,f\left( x \right)dx,~b=\underset{0}{\overset{2}{\mathop \int }}\,f\left( x \right)dx.$ Mệnh đề nào sau đây đúng?
Diện tích hình phẳng là S =\(\int\limits_{ - 1}^2 {\left| {f(x)} \right|} dx\)
Dựa vào hình vẽ ta có được: $S = \int\limits_{ - 1}^0 {(0 - f(x))dx} + \int\limits_0^2 {f(x)dx} = - \int\limits_{ - 1}^0 {f(x)dx + } \int\limits_0^2 {f(x)dx} = b - a$
Tính diện tích \(S\) của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số \(y = {x^2} - 4\) và \(y = x - 4\).
Xét phương trình : \({x^2} - 4 = x - 4 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 0\\x = 1\end{array} \right.\).
Trong khoảng $\left( {0;1} \right)$ thì ${x^2}-x < 0$.
Diện tích cần tìm là : \(S = \int\limits_0^1 {\left| {{x^2} - 4 - x + 4} \right|dx = \int\limits_0^1 {\left| {{x^2} - x} \right|dx = } } - \int\limits_0^1 {\left( {{x^2} - x} \right)dx} = \dfrac{1}{6}\).
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi nửa đường tròn ${x^2} + {y^2} = 2,y > 0$ và parabol $y = {x^2}$ bằng:
${x^2} + {y^2} = 2(y > 0) \Leftrightarrow y = \sqrt {2 - {x^2}} $
+ Hoành độ giao điểm của 2 đường là nghiệm của phương trình:
$\sqrt {2 - {x^2}} = {x^2} \Leftrightarrow {x^4} + {x^2} - 2 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}{x^2} = 1\\{x^2} = - 2(L)\end{array} \right. \\\Leftrightarrow x = \pm 1$
+ Với \( - 1 \le x \le 1\) thì
\(\begin{array}{l} {x^2} \le 1 \Rightarrow {x^4} \le 1\\ \Rightarrow {x^4} + {x^2} - 2 = \left( {{x^4} - 1} \right) + \left( {{x^2} - 1} \right) \le 0\end{array}\)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow 0 \le {x^4} \le 2 - {x^2}\\ \Rightarrow {x^2} \le \sqrt {2 - {x^2}} \end{array}\)
\( \Rightarrow {x^2} - \sqrt {2-{x^2}} \le 0 \Rightarrow \left| {\sqrt {2 - {x^2}} - {x^2}} \right| = \sqrt {2 - {x^2}} - {x^2}\)
+ Diện tích hình phẳng là:
$S = \int\limits_{ - 1}^1 {\left| {\sqrt {2 - {x^2}} - {x^2}} \right|dx} = \int\limits_{ - 1}^1 {\left( {\sqrt {2 - {x^2}} - {x^2}} \right)dx} = \int\limits_{ - 1}^1 {\sqrt {2 - {x^2}} dx} - \int\limits_{ - 1}^1 {{x^2}dx} $
+ Với ${I_1} = \int\limits_{ - 1}^1 {\sqrt {2 - {x^2}} dx} $
Đặt $x = \sqrt 2 \sin u \Rightarrow dx = \sqrt 2 \cos udu$
Khi $ x = -1 \Rightarrow u = - \dfrac{\pi }{4}$
$ x = 1 \Rightarrow u = \dfrac{\pi }{4}$
Do đó ${I_1} = \int\limits_{ - \dfrac{\pi }{4}}^{\dfrac{\pi }{4}} {\sqrt {2 - 2{{\sin }^2}u} .\sqrt 2 \cos udu} = \int\limits_{ - \dfrac{\pi }{4}}^{\dfrac{\pi }{4}} {2{{\cos }^2}udu} $$ = \int\limits_{ - \dfrac{\pi }{4}}^{\dfrac{\pi }{4}} {(1 + \cos 2u)du} $
$ = \left. u \right|_{ - \dfrac{\pi }{4}}^{\dfrac{\pi }{4}} + \left. {\dfrac{1}{2}\sin 2u} \right|_{ - \dfrac{\pi }{4}}^{\dfrac{\pi }{4}} = \dfrac{\pi }{4} + \dfrac{\pi }{4} + \dfrac{1}{2}\sin \dfrac{\pi }{2} - \dfrac{1}{2}\sin \left( { - \dfrac{\pi }{2}} \right) = \dfrac{\pi }{2} + 1$
+ Với ${I_2} = \int\limits_{ - 1}^1 {{x^2}dx} = \dfrac{1}{3}\left. {{x^3}} \right|_{ - 1}^1 = \dfrac{1}{3} + \dfrac{1}{3} = \dfrac{2}{3}$
$ \Rightarrow S = {I_1} - {I_2} = \dfrac{\pi }{2} + 1 - \dfrac{2}{3} = \dfrac{\pi }{2} + \dfrac{1}{3}$
Gọi S là diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường $y = {x^3},y = 2 - x$ và $y = 0$. Mệnh đề nào sau đây là đúng?
Phương trình hoành độ giao điểm của các đồ thị là: $\left\{ \begin{array}{l}2 - x = 0\\{x^3} = 0\\{x^3} = 2 - x\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 2\\x = 0\\x = 1\end{array} \right.$
Nên diện tích hình phẳng cần tính là $S = \int\limits_0^1 {{x^3}dx + } \int\limits_1^2 {(2 - x)dx = } \dfrac{1}{2} + \int\limits_0^1 {{x^3}dx} $