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- 2021-06-23 发布
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第四章 定积分
§3
定积分的简单应用
3.1
平面图形的面积
明目标
知重点
填
要点
记疑点
探
要点
究所然
内容
索引
01
02
03
当堂测
查疑缺
04
会应用定积分求两条或多条曲线围成的图形的面积
.
明目标、知重点
填要点
·
记疑点
求平面图形的面积
(1)
当
x
∈
[
a
,
b
]
时,若
f
(
x
)>0
,由直线
x
=
a
,
x
=
b
(
a
≠
b
)
,
y
=
0
和曲线
y
=
f
(
x
)
所围成的曲边梯形的面积
S
=
.
(2)
当
x
∈
[
a
,
b
]
时,若
f
(
x
)<0
,由直线
x
=
a
,
x
=
b
(
a
≠
b
)
,
y
=
0
和曲线
y
=
f
(
x
)
围成的曲边梯形的面积
S
=
.
(3)
当
x
∈
[
a
,
b
]
时,若
f
(
x
)>
g
(
x
)>0
,由直线
x
=
a
,
x
=
b
(
a
≠
b
)
和曲线
y
=
f
(
x
)
,
y
=
g
(
x
)
围成的平面图形的面积
S
=
.(
如图
)
探要点
·
究
所然
探究点一 求不分割型图形的面积
思考
怎样利用定积分求不分割型图形的面积?
答
求由曲线围成的面积,要根据图形,确定积分上下限,用定积分来表示面积,然后计算定积分即可
.
例
1
计算由曲线
y
2
=
x
,
y
=
x
2
所围图形的面积
S
.
因此,所求图形的面积为
S
=
S
曲边梯形
OABC
—
S
曲边梯形
OABD
反思与感悟
求由曲线围成图形面积的一般步骤:
(1)
根据题意画出图形;
(2)
找出范围,确定积分上、下限;
(3)
确定被积函数;
(4)
将面积用定积分表示;
(5)
用微积分基本定理计算定积分,求出结果
.
跟踪训练
1
求由抛物线
y
=
x
2
-
4
与直线
y
=-
x
+
2
所围成图形的面积
.
所以直线
y
=-
x
+
2
与抛物线
y
=
x
2
-
4
的交点为
(
-
3,5)
和
(2,0)
,
设
所求图形面积为
S
,
探究点二 分割型图形面积的求解
思考
由两条或两条以上的曲线围成的较为复杂的图形,在不同的区间位于上方和下方的曲线不同时,这种图形的面积如何求?
答
求出曲线的不同的交点横坐标,将积分区间细化,分别求出相应区间曲边梯形的面积再求和,注意在每个区间上被积函数均是由上减下
.
例
2
计算由直线
y
=
x
-
4
,曲线
y
=
以及
x
轴所围图形的面积
S
.
直线
y
=
x
-
4
与
x
轴的交点为
(4,0).
因此,所求图形的面积为
S
=
S
1
+
S
2
方法二 把
y
看成积分变量,则
反思与感悟
两条或两条以上的曲线围成的图形,一定要确定图形范围,通过解方程组求出交点的坐标,定出积分上、下限,若积分变量选
x
运算较繁锁,则积分变量可选
y
,同时要更换积分上、下限
.
解
画出图形,如图所示
.
得交点分别为
(1,1)
,
(0,0)
,
(3
,-
1)
,
探究点三 定积分的综合应用
例
3
在曲线
y
=
x
2
(
x
≥
0)
上某一点
A
处作一切线使之与曲线以及
x
轴所围成的面积
为
,
试求:
切点
A
的坐标以及在切点
A
处的切线方程
.
解
如图,设切点
A
(
x
0
,
y
0
)
,
其中
x
0
≠
0
,
由
y
′
=
2
x
,过点
A
的切线方程为
y
-
y
0
=
2
x
0
(
x
-
x
0
)
,
设由曲线和过点
A
的切线与
x
轴围成图形的面积为
S
,
则
S
=
S
曲边
△
AOB
-
S
△
ABC
,
∴
x
0
=
1
,从而切点为
A
(1,1)
,
切线方程为
2
x
-
y
-
1
=
0.
反思与感悟
本题综合考查了导数的意义以及定积分等知识,运用待定系数法,先设出切点的坐标,利用导数的几何意义,建立了切线方程,然后利用定积分以及平面几何的性质求出所围成的平面图形的面积,根据条件建立方程求解,从而使问题得以解决
.
跟踪训练
3
如图所示,直线
y
=
kx
分抛物线
y
=
x
-
x
2
与
x
轴所围图形为面积相等的两部分,求
k
的值
.
解
抛物线
y
=
x
-
x
2
与
x
轴两交点的横坐标为
x
1
=
0
,
x
2
=
1
,
由此可得,抛物线
y
=
x
-
x
2
与
y
=
kx
两交点的横坐标为
x
3
=
0
,
x
4
=
1
-
k
,
当堂测
·
查
疑缺
1
2
3
1.
在下面所给图形的面积
S
及相应表达式中,正确的有
(
)
4
1
2
3
4
A.
①③
B.
②③
C.
①④
D.
③④
1
2
3
4
③
和
④
正确,故选
D.
答案
D
2.
曲线
y
=
cos
x
(0
≤
x
≤
π
)
与坐标轴所围图形的面积是
(
)
A.2
B.3
C.
D.4
1
2
3
4
解析
1
2
3
4
=
1
-
0
+
1
+
1
=
3.
答案
B
1
2
3
3.
由曲线
y
=
x
2
与直线
y
=
2
x
所围成的平面图形的面积
为
________.
4
∴
曲线
y
=
x
2
与直线
y
=
2
x
交点为
(2,4)
,
(0,0).
1
2
3
4
1
2
3
4
4.
由曲线
y
=
x
2
+
4
与直线
y
=
5
x
,
x
=
0
,
x
=
4
所围成平面图形的面积是
________.
解析
由图形可得
1
2
3
4
呈
重点、现
规律
对于简单图形的面积求解,我们可直接运用定积分的几何意义,此时
(1)
确定积分上、下限,一般为两交点的横坐标
.
(2)
确定被积函数,一般是上曲线与下曲线对应函数的差
.
这样所求的面积问题就转化为运用微积分基本定理计算定积分了
.
注意区别定积分与利用定积分计算曲线所围图形的面积:定积分可正、可负或为零;而平面图形的面积总是非负的
.
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