Đặt \(S\) là diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số \(y = 4 - {x^2}\), trục hoành và đường thẳng \(x = - 2\), \(x = m\), \(\left( { - 2 < m < 2} \right)\). Tìm số giá trị của tham số \(m\) để \(S = \dfrac{{25}}{3}\).
Trả lời bởi giáo viên
Ta có \(S = \int\limits_{ - 2}^m {\left| {4 - {x^2}} \right|{\rm{d}}x} = \dfrac{{25}}{3}\).
Phương trình hoành độ giao điểm: \(4 - {x^2} = 0 \Leftrightarrow x = \pm 2\)
Do \( - 2 < x < m < 2\) nên \(4 - {x^2} > 0,\forall x \in \left( { - 2;m} \right)\) ta có:
\(\begin{array}{l}S = \int\limits_{ - 2}^m {\left| {4 - {x^2}} \right|dx} = \frac{{25}}{3}\\ \Leftrightarrow \int\limits_{ - 2}^m {\left( {4 - {x^2}} \right)dx} = \frac{{25}}{3}\\ \Leftrightarrow \left. {\left( {4x - \frac{{{x^3}}}{3}} \right)} \right|_{ - 2}^m = \frac{{25}}{3}\\ \Leftrightarrow 4m - \frac{{{m^3}}}{3} + 8 - \frac{8}{3} = \frac{{25}}{3}\\ \Leftrightarrow - {m^3} + 12m - 9 = 0\\ \Leftrightarrow {m^3} - 12m + 9 = 0\\ \Leftrightarrow \left( {m - 3} \right)\left( {{m^2} + 3m - 3} \right) = 0\\ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}m - 3 = 0\\{m^2} + 3m - 3 = 0\end{array} \right.\\ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}m = 3\left( {loai} \right)\\m = \frac{{ - 3 + \sqrt {21} }}{2}\left( {TM} \right)\\m = \frac{{ - 3 - \sqrt {21} }}{2}\left( {KTM} \right)\end{array} \right.\end{array}\)
Vậy chỉ có \(m = \dfrac{{\sqrt {21} - 3}}{2}\) thỏa mãn bài toán.
Hướng dẫn giải:
- Viết công thức tính diện tích diện tích hình phẳng \(S\)
- Lập phương trình diện tích, giải phương trình tìm \(m\)