利用定积分求曲线围成的面积
定积分求面积
计算由曲线 y 2 = 2 x 和直线 y = x − 4 所围
成的图形的面积. 成的图形的面积
解 两曲线的交点
y = x−4
y2 = 2x y = x−4
⇒ ( 2,−2), (8,4).
y2 = 2 x
选 y 为积分变量
y ∈ [−2, 4] −
A = ∫ dA = 18.
−2 4
y2 dA = y + 4 − dy 2
0 x
x
x
两边同时对 x 求导
3 f ( x ) = 2 y + 2 xy ′ ⇒ 2 x y ′ = y
积分得 y = cx ,
2
9 因为曲线 y = f ( x ) 过点 ( 2 , 3 ) ⇒ c = 2
9 ∴ y = x, 2
2
因为 f ( x ) 为单调函数
3 所以所求曲线为 y = 2x. 2
a
b
例：曲线 y = x ( x − 1)( 2 − x )与 x轴所围图形的面积可表 为： A) − ∫ x ( x − 1)( 2 − x )dx ;
0 2
B ) ∫ x ( x − 1)( 2 − x )dx − ∫ x ( x − 1)( 2 − x )dx ;
0 1
1
2
C ) − ∫ x ( x − 1)( 2 − x )dx + ∫ x ( x − 1)( 2 − x )dx ;
6 曲线 y = x 2 与它两条相互垂直的切线所围成平面图 形的面积 S ，其中一条切线与曲线相切于点 A( a , a 2 ) ， a > 0 ，则当 a = __时，面积 S 最小 . __时
二、求由下列各曲线所围成的图形的面积： 求由下列各曲线所围成的图形的面积： 1 1、 y = 与直线 y = x 及 x = 2 ； x 2、 y = x 2 与直线 y = x 及 y = 2 x ； 3、 r = 2a ( 2 + cosθ ) ； 4 、 摆线 x = a( t − sin t ) , y = a (1 − cos t ) (0 ≤ t ≤ 2π ) 及 x 轴； 的公共部分； 5、 r = 3 cosθ 及 r = 1 + cosθ 的公共部分； 6、笛卡尔叶形线 x 3 + y 3 + 3axy .
利用定积分求曲线围成的面积
12.9 利用定积分求曲线围成的面积武汉外国语学校汪家硕一．复习回顾：当f(x )0时，由y = f ( x) 、x = a、x = b与x轴所围成的曲边梯形位于x轴的下方。
2.牛顿—莱布尼茨公式定理(微积分基本定理)如果f (x)是区间［a,b］上的连续函数，并且F'(x) = f (x)，则．曲线围成的面积1.设f和g是区间［a,b］上的连续函数且对任意的x［a,b］有f(x )g(x)，则直线x=a和直线x=b以及曲线间围成的面积可以表示为：b b bf (x)dx -g(x)dx =f (x)-g(x)dx a a a例1.求抛物线y=x2和直线y=2x所围成的区域面积。
解：先求出P点坐标。
y= x2x = 0解方程组y = x x=0y= 2x x = 2P点的坐标是(2,4) 。
2所求的面积= 2x - x2dx = x20=4-8=4b1.定积分的几何意义：当f(x )0时，积分f(x)dx在几何上表示由y= f(x)、x=a、a3 33例3 例2．计算曲线y = x 2 +1和y = 4 - x 2 ，以及直线x =1和x = -1所围成的区域面积。
f (x )-g (x )dx + g (x )- f (x )dx + f (x )-g (x )dx + g (x )-f (x )dx ac1 c2 c 3例3：求 f (x )= x 3和g (x )= x 所围成的封闭区域面积。
解：当 f (x )= g (x )时图像的交点，即 x 3 = x x 3 - x = 0 x ( x 2 -1) = 0x = 0或 1解：所求面积=-11 (x2 +1)dx = 3-2x 2dx =-1 3x -2x 3 3-1 14 32.前面的例题都是一个曲线总在另外一个曲线的上方，如果它们交叉会是什么结考虑区间[a ,c 1],[c 1,c 2],[c 2,c 3],[c 3,b ]，阴影部分面积可以表示为：例 4 ：求阴影部分的面积。
高等数学定积分的应用常见曲线及公式
标题：高等数学定积分的应用 - 常见曲线及公式序在高等数学中，定积分是一个非常重要的概念，它不仅可以用于计算曲线与坐标轴之间的面积，还可以应用于求解各种问题。
在实际应用中，定积分广泛地用于表示曲线与坐标轴之间的面积、求解物体的质量、求解物体的质心、求解曲线的长度以及求解曲线的平均值等问题。
在本文中，我们将会介绍定积分的应用中的常见曲线及公式。
一、常见曲线及其定积分公式1. 直线若有一条直线，其方程为y = kx + b，其中k和b为常数，那么直线与x轴及y轴所围成的面积可以用定积分来表示。
其定积分公式为：\[S = \int_{a}^{b} |kx + b| dx\]其中a和b为直线与x轴的交点的横坐标。
2. 抛物线若有一个抛物线，其方程为y = ax^2 + bx + c，其中a、b和c为常数且a不等于零，那么抛物线与x轴及y轴所围成的面积可以用定积分来表示。
其定积分公式为：\[S = \int_{x_1}^{x_2} |ax^2 + bx + c| dx\]其中x1和x2为抛物线与x轴的交点的横坐标。
3. 圆若有一个圆，其半径为R，圆心在原点，那么圆与x轴及y轴所围成的面积可以用定积分来表示。
其定积分公式为：\[S = \int_{-R}^{R} \sqrt{R^2 - x^2} dx = \frac{\pi R^2}{2}\]其中R为圆的半径。
4. 椭圆若有一个椭圆，其方程为\(\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1\)，其中a和b分别为椭圆在x轴和y轴上的半轴长，那么椭圆与x轴及y轴所围成的面积可以用定积分来表示。
其定积分公式为：\[S = 4 \int_{0}^{a} \sqrt{b^2 - \frac{b^2x^2}{a^2}} dx\]其中a和b分别为椭圆在x轴和y轴上的半轴长。
5. 双曲线若有一个双曲线，其方程为\(\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1\)，其中a和b分别为双曲线在x轴和y轴上的半轴长，那么双曲线与x轴及y轴所围成的面积可以用定积分来表示。
利用定积分求曲线围成的面积
利用定积分求曲线围成的面积
定积分是数学中一种重要的积分计算方法，用于求解两变量t和y之间函数关系的积分。
它是一种对曲线积分测量技术，通常用于求曲线所围成的面积。
下面介绍定积分求曲
线围成的面积的原理，以及如何运用定积分求解。
首先，求曲线所围成的面积，要求先将曲线分解为多个小矩形，这就是定积分技术的
基础。
定积分技术可以用原函数曲线在一个区间内离散对应的多个矩形累加得到该区间内
的整个积分值，其具体流程如下：
1. 首先确定积分区间，确定积分上下限，通常记做a和b；
2. 确定在积分区间中拆分的点数，也就是将积分区间拆分成多少子区间，其记号为n；
3. 经过上面的步骤后，就可以确定出定积分的“积分步长”h=（b-a）/ n；
4. 接下来根据所给函数，计算一下积分步长h对应的函数值，我们将这个值记为Fi，i为1,2,...,n，F1为a点处的函数值，F2为a+h点处的函数值，以此类推，Fn为b点处的函数值；
5. 通过上面计算出所有矩形的面积，把它们累加起来，就可以得到整个曲线所围成
的面积；
6. 如果矩形面积很小，也就是说n足够大，则积分值基本已经接近其实际值；
7. 再把整个曲线所围成的面积减去各个子矩形与曲线实际接触处的总面积，也就是
被曲线分割的矩形的形面积，就可以得到最终的积分结果了。
上面叙述的是定积分求曲线围成的面积的原理，要实际操作运用定积分求解，还需要
根据实际情况进行处理。
在实际应用中，需要特别注意函数在曲线上断点处不可能出现悬
挂断层，以及曲线上拐点处的积分计算。
只有在这些要点上仔细处理，定积分求曲线围成
的面积才可行。
利用定积分求曲线围成的面积资料
利用定积分求曲线围成的面积12.9 利用定积分求曲线围成的面积武汉外国语学校 汪家硕一．复习回顾：1.定积分的几何意义：当()0f x ≥时，积分()ba f x dx ⎰在几何上表示由()y f x =、x a =、xb =与x 轴所围成的曲边梯形的面积。
当()0f x ≤时，由()y f x =、x a =、x b =与x 轴所围成的曲边梯形位于x 轴的下方。
2.牛顿—莱布尼茨公式定理（微积分基本定理）如果()f x 是区间[,]a b 上的连续函数，并且'()()F x f x =，则()()()ba f x dx Fb F a =-⎰二．曲线围成的面积1.设f 和g 是区间[,]a b 上的连续函数且对任意的[,]x a b ∈有()()f x g x ≥，则直线x a =和直线x b =以及曲线间围成的面积可以表示为：()()()()b b ba a a f x dx g x dx f x g x dx -=-⎰⎰⎰例1.求抛物线2y x =和直线2y x =所围成的区域面积。
⎰b a f (x )dx =⎰c a f (x )dx +⎰b c f (x )dx 。
解：先求出P 点坐标。
解方程组22y x y x⎧=⎨=⎩ ⇒ 02x x =⎧⎨=⎩ ∴ P 点的坐标是(2,4)。
所求的面积= 22322008424333x x x dx x ⎡⎤-=-=-=⎢⎥⎣⎦⎰ 例1例2．计算曲线21y x =+和24y x =-，以及直线1x =和1x =-所围成的区域面积。
解：所求面积=11132221112144(1)32333x x x dx x dx x ---⎡⎤--+=-=-=⎢⎥⎣⎦⎰⎰例22.前面的例题都是一个曲线总在另外一个曲线的上方，如果它们交叉会是什么结果？考虑区间112233[,],[,],[,],[,]a c c c c c c b ，阴影部分面积可以表示为：123123()()()()()()()()c c c ba c c c f x g x dx g x f x dx f x g x dx g x f x dx -+-+-+-⎰⎰⎰⎰例3：求3()f x x =和()g x x =所围成的封闭区域面积。
高等数学- 定积分的应用
x
0 L(x)dx c0
L(x) x2 L(x)dx x1
例1 设固定成本为50万元,R(Q) 100 - 2Q, C(Q) 14Q 20,试确定厂商的最大利润
四、小结
求在直角坐标系下、参数方程形式 下、极坐标系下平面图形的面积.
（注意恰当的选择积分变量有助于简化 积分运算）
绕 x轴旋转一周
Vx
b (f 2 (x) g2 (x))dx
a
(3) x (y),y c,y d围成图形绕 y轴旋转而成的体积为
Vy
d 2 (y)dy
c
y
d
x ( y) c
o
x
例1 求 x2 y 2 1 (1)绕x轴,(2)绕y轴旋转产 a2 b2
生的旋转体体积
解 : (1)绕x轴
y b a2 x2 a
Vx
a y 2dx
a
2
a b2 0 a2
(a2
x2 )dx
2b 2 a2
(a2x
1 3
x
3
)
|a0
4 ab2 3
(2)绕y轴
Vy
2 2
a x | f (x) | dx
0
4
a b2 0 a2
x
a2 x2dx 4 a2b 3
例2 求y x2 ,x y2围成平面图形绕x轴旋转
而成的旋转体体积.
练习题答案
一、1、1；
2、32 ； 3
4、 y ；
5、e 1 2 ； e
二、1、3 ln 2； 2
2、7 ； 6
4、3a2 ；
5、5 ； 4
三、9 . 4
四、e . 2
3、2；
6、1 . 2
定积分的应用：平面图形面积
r ( )
d
o 1 面积元素 dA [ ( )]2 d 2 1 曲边扇形的面积 A [ ( )]2 d .
x
2
例 4
求双纽线 a cos 2 所围平面图形
2 2
的面积.
解 由对称性知总面积=4倍第 一象限部分面积
y x
A 4 A1
在(0,1) 内的一条切线, 使它与
两坐标轴和抛物线所围图形的面积最小.
B M
它与 x , y 轴的交点分别为
A
所指面积
得[ 0 , 1] 上的唯一驻点
B M
A
且为最小点 . 故所求切线为
x (t ) 如果曲边梯形的曲边为参数方程 y (t )
曲边梯形的面积
A ( t ) ( t )dt .
练习题答案
32 一、1、1； 2、 ； 3、2； 3 1 1 y e 2 4、 ； 5、 ； 6、 . e 2 3 7 2 a 二、1、 ln 2 ； 2、 ； 3、 ； 2 6 5 3 2 2 3 a 4、 ； 5、 ； 6、 a . 2 4 9 e 8 2 三、 . 四、 . 五、 a . 4 2 3
1_定积分与微积分基本定理(理)含答案版
定积分与微积分基本定理(理)基础巩固强化1.求曲线y ＝x 2与y ＝x 所围成图形的面积，其中正确的是( ) A ．S ＝⎠⎛01(x 2－x )d x B ．S ＝⎠⎛01(x －x 2)d xC ．S ＝⎠⎛01(y 2－y )d y D ．S ＝⎠⎛01(y －y )d y[答案]B[分析] 根据定积分的几何意义，确定积分上、下限和被积函数． [解析]两函数图象的交点坐标是(0,0)，(1,1)，故积分上限是1，下限是0，由于在[0,1]上，x ≥x 2，故函数y ＝x 2与y ＝x 所围成图形的面积S ＝⎠⎛01(x －x 2)d x .2．如图，阴影部分面积等于( )A ．23B ．2－ 3 C.323D.353 [答案]C[解析]图中阴影部分面积为S ＝⎠⎛-31(3－x 2－2x )d x ＝(3x －13x 3－x 2)|1－3＝323. 3.⎠⎛024－x 2d x ＝( )A ．4πB ．2πC ．π D.π2 [答案]C[解析]令y ＝4－x 2，则x 2＋y 2＝4(y ≥0)，由定积分的几何意义知所求积分为图中阴影部分的面积，∴S ＝14×π×22＝π.4.已知甲、乙两车由同一起点同时出发，并沿同一路线(假定为直线)行驶．甲车、乙车的速度曲线分别为v 甲和v 乙(如图所示)．那么对于图中给定的t 0和t 1，下列判断中一定正确的是( )A ．在t 1时刻，甲车在乙车前面B ．在t 1时刻，甲车在乙车后面C ．在t 0时刻，两车的位置相同D ．t 0时刻后，乙车在甲车前面 [答案]A[解析]判断甲、乙两车谁在前，谁在后的问题，实际上是判断在t 0，t 1时刻，甲、乙两车行驶路程的大小问题．根据定积分的几何意义知：车在某段时间行驶的路程就是该时间段速度函数的定积分，即速度函数v (t )的图象与t 轴以与时间段围成区域的面积．从图象知：在t 0时刻，v 甲的图象与t 轴和t ＝0，t ＝t 0围成区域的面积大于v 乙的图象与t 轴和t ＝0，t ＝t 0围成区域的面积，因此，在t 0时刻，甲车在乙车的前面，而且此时乙车的速度刚刚赶上甲车的速度，所以选项C ，D 错误；同样，在t 1时刻，v 甲的图象与t 轴和t ＝t 1围成区域的面积，仍然大于v 乙的图象与t 轴和t ＝t 1围成区域的面积，所以，可以断定：在t 1时刻，甲车还是在乙车的前面．所以选A.5．向平面区域Ω＝{(x ，y )|－π4≤x ≤π4，0≤y ≤1}随机投掷一点，该点落在曲线y ＝cos2x 下方的概率是( )A.π4B.12C.π2－1D.2π [答案]D[解析]平面区域Ω是矩形区域，其面积是π2，在这个区6．的值是( )A ．0 B.π4 C ．2 D ．－2 [答案]D[解析]2(cos sin )2x x ππ---＝2(cos sin )2x x ππ---＝－2. 7．⎠⎛02(2－|1－x |)d x ＝________.[答案]3[解析]∵y ＝⎩⎨⎧1＋x 0≤x ≤13－x 1<x ≤2，∴⎠⎛02(2－|1－x |)d x ＝⎠⎛01(1＋x )d x ＋⎠⎛12(3－x )d x＝(x ＋12x 2)|10＋(3x －12x 2)|21＝32＋32＝3. 9．已知a ＝20(sin cos )x x dx π+⎰，则二项式(a x －1x)6的展开式中含x 2项的系数是________．[答案]－192 [解析]由已知得a ＝2(sin cos )x x dx π+⎰＝(－cos x ＋sin x )|π20＝(sin π2－cos π2)－(sin0－cos0)＝2，(2x －1x)6的展开式中第r ＋1项是T r ＋1＝(－1)r ×C r 6×26－r×x 3－r ，令3－r ＝2得，r ＝1，故其系数为(－1)1×C 16×25＝－192.10．有一条直线与抛物线y ＝x 2相交于A 、B 两点，线段AB 与抛物线所围成图形的面积恒等于43，求线段AB 的中点P 的轨迹方程．[解析]设直线与抛物线的两个交点分别为A (a ，a 2)，B (b ，b 2)，不妨设a <b ，则直线AB 的方程为y －a 2＝b 2－a 2b －a (x －a )，即y ＝(a ＋b )x －ab .则直线AB 与抛物线围成图形的面积为S ＝⎠⎛ab [(a ＋b )x －ab －x 2]d x＝(a ＋b 2x 2－abx －x 33)|ba ＝16(b －a )3，∴16(b －a )3＝43，解得b －a ＝2.设线段AB 的中点坐标为P (x ，y )， 其中⎩⎪⎨⎪⎧x ＝a ＋b 2，y ＝a 2＋b 22.将b －a ＝2代入得⎩⎨⎧x ＝a ＋1，y ＝a 2＋2a ＋2.消去a 得y ＝x 2＋1.∴线段AB 的中点P 的轨迹方程为y ＝x 2＋1.能力拓展提升11.等比数列{a n }中，a 3＝6，前三项和S 3＝⎠⎛034x d x ，则公比q 的值为( )A ．1B ．－12C ．1或－12D ．－1或－12 [答案]C [解析]因为S 3＝⎠⎛034x d x ＝2x 2|30＝18，所以6q ＋6q 2＋6＝18，化简得2q 2－q －1＝0，解得q ＝1或q ＝－12，故选C.12．已知(x ln x )′＝ln x ＋1，则⎠⎛1e ln x d x ＝( )A ．1B ．eC ．e －1D ．e ＋1 [答案]A[解析]由(x ln x )′＝ln x ＋1，联想到(x ln x －x )′＝(ln x ＋1)－1＝ln x ，于是⎠⎛1e ln x d x ＝(x ln x －x )|e 1＝(e ln e －e )－(1×ln1－1)＝1.13．抛物线y 2＝2x 与直线y ＝4－x 围成的平面图形的面积为________．[答案]18[解析]由方程组⎩⎨⎧y 2＝2x ，y ＝4－x ，解得两交点A (2,2)、B (8，－4)，选y 作为积分变量x ＝y 22、x ＝4－y ，∴S ＝⎠⎛-42 [(4－y )－y 22]dy ＝(4y －y 22－y 36)|2－4＝18.14.已知函数f (x )＝e x －1，直线l 1：x ＝1，l 2：y ＝e t －1(t 为常数，且0≤t ≤1)．直线l 1，l 2与函数f (x )的图象围成的封闭图形如图中区域Ⅱ所示，其面积用S 2表示．直线l 2，y 轴与函数f (x )的图象围成的封闭图形如图中区域Ⅰ所示，其面积用S 1表示．当t 变化时，阴影部分的面积的最小值为________．[答案](e －1)2[解析]由题意得S 1＋S 2＝⎠⎛0t (e t －1－e x ＋1)d x ＋⎠⎛t1(e x －1－e t ＋1)d x＝⎠⎛0t (e t －e x )d x ＋⎠⎛t1(e x －e t )d x ＝(xe t －e x )|t 0＋(e x －xe t )|1t ＝(2t －3)e t ＋e ＋1，令g (t )＝(2t －3)e t ＋e ＋1(0≤t ≤1)，则g ′(t )＝2e t ＋(2t －3)e t ＝(2t －1)e t，令g ′(t )＝0，得t ＝12，∴当t ∈[0，12)时，g ′(t )<0，g (t )是减函数，当t ∈(12，1]时，g ′(t )>0，g (t )是增函数，因此g (t )的最小值为g (12)＝e ＋1－2e 12＝(e －1)2.故阴影部分的面积的最小值为(e －1)2.15．求下列定积分． (1)⎠⎛1－1|x |d x; (2)⎠⎛πcos 2x2d x ；(3)∫e ＋121x －1d x . [解析](1)⎠⎛1－1|x |d x ＝2⎠⎛1x d x ＝2×12x 2|10＝1.(2)⎠⎛πcos 2x 2d x ＝⎠⎛0π1＋cos x 2d x ＝12x |π0＋12sin x |π0＝π2. (3)∫e ＋121x －1d x ＝ln(x －1)|e ＋12＝1. 16．已知函数f (x )＝－x 3＋ax 2＋bx (a ，b ∈R )的图象如图所示，它与x 轴在原点处相切，且x 轴与函数图象所围区域(图中阴影部分)的面积为112，求a 的值．[解析]f ′(x )＝－3x 2＋2ax ＋b ，∵f ′(0)＝0，∴b ＝0， ∴f (x )＝－x 3＋ax 2，令f (x )＝0，得x ＝0或x ＝a (a <0)． ∴S 阴影＝⎠⎛a0[0－(－x 3＋ax 2)]d x＝(14x 4－13ax 3)|0a ＝112a 4＝112， ∵a <0，∴a ＝－1.1．已知函数f (x )＝sin 5x ＋1，根据函数的性质、积分的性质和积分的几何意义，探求22()f x dx ππ-⎰的值，结果是( )A.16＋π2 B ．π C ．1 D ．0 [答案]B[解析]22()f x dx ππ-⎰＝22ππ-⎰sin 5x d x ＋22ππ-⎰1d x ，由于函数y ＝sin 5x 是奇函数，所以22ππ-⎰sin 5x d x ＝0，而22ππ-⎰1d x ＝x |π2－π2＝π，故选B.2．若函数f (x )＝⎩⎨⎧－x －1 (－1≤x <0)，cos x (0≤x <π2)，的图象与坐标轴所围成的封闭图形的面积为a ，则a 的值为( )A.2＋π4B.12 C ．1 D.32 [答案]D[解析]由图可知a ＝12＋⎠⎜⎜⎛0π2cos x d x ＝12＋sin x |π20＝32.3．对任意非零实数a 、b ，若a ⊗b 的运算原理如图所示，则2⊗⎠⎛0πsin x d x ＝________.[答案]22[解析]∵⎠⎛0πsin x d x ＝－cos x |π0＝2>2， ∴2⊗⎠⎛0πsin x d x ＝2⊗2＝2－12＝22. 4．设函数f (x )＝ax 2＋c (a ≠0)，若⎠⎛01f (x )d x ＝f (x 0)，0≤x 0≤1，则x 0的值为________． [答案]33[解析]⎠⎛01f (x )d x ＝⎠⎛01(ax 2＋c )d x ＝(ax 33＋cx )|10＝a 3＋c ，故a 3＋c ＝ax 20＋c ，即ax 20＝a 3，又a ≠0，所以x 20＝13，又0≤x 0≤1，所以x 0＝33.故填33. 5．设n ＝⎠⎛12(3x 2－2)d x ，则(x －2x)n 展开式中含x 2项的系数是________．[答案]40[解析]∵(x 3－2x )′＝3x 2－2， ∴n ＝⎠⎛12(3x 2－2)d x ＝(x 3－2x )|21 ＝(23－2×2)－(1－2)＝5.∴(x －2x )5的通项公式为T r ＋1＝C r 5x 5－r (－2x)r ＝(－2)r C r 5x 5－3r 2 ，令5－3r2＝2，得r ＝2， ∴x 2项的系数是(－2)2C 25＝40.。
定积分应用求面积
y2 2
4
y3
4
4y 2
6
2
18
8
注：如果取x为积分变量
X型 在 0,8 上任取小区间x, x dx,
则 dA 2 x1xdx
A
8
0
2 x
y穿出
1 x
y穿入
dx
y
dA
o (2,2)
(8,4)
以 f ( x)dx作为 A的近似值。
即： A f ( x)dx
f ( x)dx 叫做面积元素, 记为
dA f ( x)dx
Oa
y f (x)
A
dx
x x dx
b
x
b
（3）写出A的积分表达式，即：A f ( x)dx a
3
一般地，如果某一实际问题中的所求量 U符合下列条件：
以极点O为圆心，以 a为半径的的圆的极坐标方程: r a.
P(r, )
P(r, )
r
O
(a,0) x O (a,0)
x
P(r, )
3
3
O
x
以点(a,0) 为圆心，以 a 为半径的的圆的极坐标方程 r 2a cos
过极点O，且与极轴的夹角为 的直线方程 .
（1）U是与一个变量x的变化区间[a，b]有关的量； （2）U对于区间[a，b]具有可加性；
（3）部分量
U
的近似值可表为
i
f i xi
那么这个量就
可以用积分来表示。
具体步骤是：
（1）确定积分变量，和它的变化区间[a,b]； （2）写出积分元素
利用定积分求曲线围成的面积
12.9利用定积分求曲线围成的面积
武汉外国语学校
汪家硕
•复习回顾:
b 1.定积分的几何意义：当f(x)_O 时，积分 f(x)dx 在几何上表示由y = f(x)、x = a 、x =b _a 与x 轴所围成的曲边梯形的面积。
当f(x)空0时，由y 二f(x)、x 二a 、x 二b 与x 轴所围成的曲边梯形位于x 轴的下方。
2.牛顿一莱布尼茨公式
定理(微积分基本定理)如果f (x)是区间［a, b ］上的连续函数，并且F (x)= f (x)，则 二•曲线围成的面积
1.设f 和g 是区间［a,b ］上的连续函数且对任意的［a,b ］有f(x) —g(x)，则直线x = a 和直
线x =b 以及曲线间围成的面积可以表示为：
b b b
J f(x)dx —a g(x)dx=J f(x)—g(x)dx a a a 例1求抛物线y =x 2和直线y =2x 所围成的区域面积。
例2.计算曲线y =X 2 • 1和y =4 -X 2，以及直线x =1和x - -
1所围成的区域面积
解：所求面积=
例2
解：先求出P 点坐标 解方程组 P 点的坐标是(2,4) 所求的面积=
2x -x 2dx 二 x 2 0 - A
0 a b
2.前面的例题都是一个曲线总在另外一个曲线的上方,
它们交叉会是什么结果？
考虑区间［a’CiHcitLGqHob］，阴影部分面积可以表示为: 例3:求f(x) =x3和g(x)二x所围成的圭寸闭区域面积
解：当f(x)=g(x)时图像的交点，
即x3 = x 二f - x 0 : (x 2x 1) £
例4:求阴影部分的面积
练习：
1.求阴影部分面积例3例4。
已知曲线的参数方程,求面积
已知曲线的参数方程，求面积1.引言在数学中，当曲线的方程无法用显式函数表示时，可以使用参数方程来描述曲线的运动和性质。
已知曲线的参数方程，我们可以利用积分的方法求解曲线所围成的面积。
本文将介绍如何根据已知曲线的参数方程来求解曲线所围成的面积。
2.参数方程的定义参数方程是将自变量t表示为一个或多个变量的函数，通过将自变量t代入得到一系列的点，这些点的坐标即为曲线上的点。
一般形式的参数方程为：x=f(t)y=g(t)其中，x和y分别表示点的横坐标和纵坐标，f(t)和g(t)为关于t的函数。
3.曲线所围面积的计算方法3.1确定曲线所围区域首先，我们需要确定曲线所围成的区域，即找到曲线的起点和终点。
可以通过观察曲线的参数方程，找出曲线所对应的t的取值范围。
3.2将参数方程转化为关于t的函数为了计算曲线所围面积，我们需要将参数方程转化为关于t的函数形式。
可以通过解参数方程得到t的表达式，然后将其代入到另一个参数方程中，消去t，从而得到关于x或y的函数。
3.3计算曲线所围零面积根据已经得到的关于x或y的函数，我们可以计算曲线所围成的零面积。
一般情况下，我们可以使用定积分的方法来计算零面积，即：S=∫[a,b]f(x)dx或S=∫[c,d]g(y)dy其中，S表示曲线所围面积，a和b或c和d分别表示曲线在x轴或y 轴上的交点。
3.4求解曲线所围面积根据上述步骤，将参数方程转化为关于t的函数，并计算曲线所围零面积。
最后，求解出曲线所围面积的值。
4.实例分析假设我们有以下参数方程描述的曲线：x=t^2y=t+1我们首先观察此参数方程，发现t的取值范围为全体实数。
然后，将参数方程转化为关于t的函数形式：y=x^0.5+1根据该函数，我们可以确定曲线与x轴的交点为(0,1)，没有与y轴交点。
进一步，我们计算曲线所围零面积：S=∫[0,a](x^0.5+1)dx通过计算积分，我们得到该曲线所围面积的值。
5.结论通过对已知曲线的参数方程的分析，我们可以使用积分的方法求解曲线所围成的面积。
高等数学 积分 (5.6.2)--定积分的应用
习题5.61. 求下列曲线所围成的图形的面积：(1) 1y x=与直线y x =及2x =； (2) 22x y y =-与直线2y x =+；(3) 1=与两坐标轴；(4) 2236x y y +=与直线y x =(两部分都要计算)；(5) ln y x =与直线ln y a =，ln y b =(0b a >>)及y 轴；(6) |ln |y x =与直线1e x =，e x =及x 轴. 2. 求下列图形的面积：(1) 抛物线22y px =(0p >)及其在点,2p p ⎛⎫⎪⎝⎭处的法线所围成的图形； (2) 曲线e x y =与通过坐标原点的切线及y 轴所围成的图形.3. 求抛物线21y x =-+在(0,1)内的一条切线，使得它与两坐标轴及该抛物线所围成的图形的面积最小.4. 求下列曲线所围成的图形的面积： (1) 星形线33cos ,sin ;x a t y a t ⎧=⎨=⎩ (2) 心脏线(2cos cos 2),(2sin sin 2).x a t t y a t t =-⎧⎨=-⎩5. 设P 为曲线2cos ,2sin x t y t =⎧⎨=⎩ π02t ⎛⎫≤≤ ⎪⎝⎭上的一点，O 为坐标原点，记曲线与直线OP 及x 轴所围成的图形的面积为S .(1) 把y 表示成x 的函数，并求面积()S S x =的表达式；(2) 把S 表示成t 的函数()S t ，并求d d S t取得最大值时点P 的坐标. 6. 求下列曲线所围成的图形的面积：(1) 心脏线2(1cos )r a θ=- (0a >)；(2) 双纽线22cos 2r a θ=.7. 求下列曲线所围成的图形的公共部分的面积：(1) 3cos r θ=及1cos r θ=+；(2) r θ=及2cos 2r θ=；(3) 22cos 2r θ=，2cos r θ=及1r =.8. 在双纽线24cos 2r θ=位于第一象限部分上求一点M ，使得坐标原点O 与点M 的连线OM 将双纽线所围成的位于第一象限部分的图形分为面积相等的两部分.9. 求下列各立体的体积：(1) 以椭圆域22221x y a b+≤ (0a b >>)为底面，且垂直于长轴的截面都是等边三角形的立体；(2) 由曲面222e x y z -+=与平面0x =，1x =所围成的立体.10. 求下列各旋转体的体积：(1) 抛物线2y x =与28y x =所围成的图形分别绕x 轴、y 轴旋转所得的旋转体；(2) 曲线sin y x =，cos y x = π02t ⎛⎫≤≤⎪⎝⎭与直线π2x =，0x =所围成的图形绕x 轴旋转所得的旋转体； (3) 摆线(sin )(0)(1cos )x a t t a y a t =-⎧>⎨=-⎩的第一拱(02π)t ≤≤与x 轴所围成的图形绕直线2y a =旋转所得的旋转体.11. 用“薄壳法”求下列各旋转体的体积：(1) 由曲线2(1)y x x =-与x 轴所围成的图形绕y 轴旋转所得的旋转体；(2) 由抛物线22y x x =-与直线y x =及x 轴所围成的图形绕y 轴旋转所得的旋转体.12. 求下列各旋转体的体积：(1) 抛物线y =(1,0)的切线及x 轴所围成的图形绕x 轴旋转所得的旋转体；(2) 抛物线y =(2,4)处的法线及x 轴所围成的图形绕x 轴旋转所得的旋转体.13. 设抛物线2y ax = (0,0a x >≥)与21y x =-的交点为A ，过坐标原点O 与点A 的直线与抛物线2y ax =围成一平面图形. 问a 为何值时，该图形绕x 轴旋转所得的旋转体体积最大？并求此最大体积.14. 求下列各旋转面的面积：(1) 立方抛物线3y x =介于0x =与1x =之间的一段弧绕x 轴旋转所得的旋转面；(2) 星形线222333x y a +=绕x 轴旋转所得的旋转面.15. 求抛物线y =x 轴所围成的图形绕x 轴旋转所得的旋转体的表面积.16. 计算下列各弧长：(1) 曲线2ln 42x x y =-相应于1e x ≤≤的一段弧； (2) 曲线ln(cos )y x =上从0x =到π4x =的一段弧；(3) 曲线y t =⎰的全长；(4) 曲线arctan x t =，2ln(1)2t y +=相应于01t ≤≤的一段弧； (5) 对数螺线2e r θ=上从0θ=到2πθ=的一段弧；(6) 曲线112r r θ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭相应于13θ≤≤的一段弧. 17. 在摆线(sin )(0)(1cos )x a t t a y a t =-⎧>⎨=-⎩上求分其第一拱成1:3的点的坐标.18. 若1kg 的力能使弹簧伸长1cm ，现在要使这弹簧伸长10cm ，问需要做多少功？19. 用铁锤将一铁钉击入木板，设木板对铁钉的阻力与铁钉击入木板的深度成正比. 在击第一次时，将铁钉击入木板1cm. 如果铁锤每次打击铁钉所做的功相等，问铁锤击第二次时，铁钉又被击入多少？20. 一蒸汽锅是旋转抛物面形状，开口朝上，口半径为R ，高为H ，其中盛满了密度为ρ的液体，问从锅中将液体全部抽出需做多少功？21. 有一水槽，其横截面为等腰梯形，两底的长分别为0.8m 和0.4m ，高为0.2m ，较长的底在上. 当盛满水时，求横截面上一侧所受的压力.22. 边长为a 和b 的矩形薄板(a b >)，与液面成α角斜沉于密度为ρ的液体内，长边平行于液面而位于深h 处. 试求薄板每面所受的压力.23. 一根长为l ，质量为M 的均匀细直棒，在棒的延长线上距棒右端点a 单位处有一质量为m 的质点，若将该质点沿棒的延长线从a 处移至b 处(b a >)，试求克服引力所做的功.24. 求一质量为M ，半径为R 的均匀半圆弧对位于其中心的质量为m 的质点的引力.。
利用积分求面积问题
利用积分求面积问题在数学中，积分是一种重要的数学工具，可以用来求解各种问题，包括求面积问题。
利用积分求面积问题是一种常见的应用，它可以帮助我们计算曲线与坐标轴之间的面积。
本文将介绍如何利用积分来解决这类问题。
首先，我们来看一个简单的例子。
假设有一条曲线y=f(x)，我们想要求解该曲线与x轴之间的面积。
为了方便计算，我们将曲线分成无数个小矩形，每个小矩形的宽度为Δx，高度为f(x)。
那么每个小矩形的面积可以表示为ΔA=f(x)Δx。
为了求解整个曲线与x轴之间的面积，我们需要将所有小矩形的面积相加。
由于曲线是连续的，我们可以将Δx无限地趋近于0，这样就可以得到一个无穷小的矩形。
我们可以用积分来表示这个过程，即∫f(x)dx。
利用积分的性质，我们可以将上述积分转化为一个定积分，即∫a^b f(x)dx，其中a和b分别表示曲线与x轴的交点。
这样，我们就可以通过求解定积分来得到曲线与x轴之间的面积。
接下来，我们来看一个具体的例子。
假设有一条曲线y=x^2，我们想要求解该曲线与x轴之间的面积。
首先，我们需要找到曲线与x轴的交点。
当y=0时，即x^2=0，解得x=0。
因此，曲线与x轴的交点为(0,0)。
然后，我们可以利用定积分来求解面积。
根据上述公式，我们有∫0^1 x^2dx。
通过求解这个定积分，我们可以得到曲线与x轴之间的面积。
利用积分的性质，我们可以将上述定积分转化为一个不定积分，即∫x^2dx。
通过求解这个不定积分，我们可以得到曲线与x轴之间的面积。
对于这个不定积分，我们可以使用积分的基本公式来求解。
根据积分的基本公式，我们有∫x^2dx=(1/3)x^3+C，其中C为常数。
将上述结果代入定积分的公式，我们有∫0^1 x^2dx=(1/3)(1^3-0^3)=1/3。
因此，曲线y=x^2与x轴之间的面积为1/3。
通过这个例子，我们可以看到利用积分求解面积问题的基本思路。
首先，我们需要找到曲线与x轴的交点。
【教学随笔】定积分求特殊图形的面积
定积分求特殊图形的面积几种常见的曲边梯形面积的计算方法： （1）x 型区域：①由一条曲线）其中0≥=)()((x f x f y 与直线)(,b a b x a x <==以及x 轴所围成的曲边梯形的面积：⎰badx x f S )(＝（如图（1））；②由一条曲线）其中0≤=)()((x f x f y 与直线)(,b a b x a x <==以及x 轴所围成的曲边梯形的面积：⎰⎰babadx x f dx x f S )()(＝－＝（如图（2））；③由两条曲线）其中，)()()(()(x g x f x g y x f y ≥==与直线)(,b a b x a x <==所围成的曲边梯形的面积：⎰badx x g x f S |)()(|－＝（如图（3））；（2）y 型区域：①由一条曲线）其中0≥=x x f y )((与直线)(,b a b y a y <==以及y 轴所围成的曲边梯形的面积,可由)(x f y =得)(y h x =，然后利用⎰bady y h S )(＝求出（如图（4））；②由一条曲线）其中0≤=x x f y )((与直线)(,b a b y a y <==以及y 轴所围成的曲边梯形的面积，可由)(x f y =先求出)(y h x =，然后利用⎰⎰babadyy h dy y h S )()(＝－＝求出（如图（5））；③由两条曲线)()(x g y x f y ==，与直线)(,b a b y a y <==所围成的曲边梯形的面积，可由)()(x g y x f y ==，先分别求出)(y h x 1=，)(y h x 2=，然后利用bdy y h y h S |)()(|－＝求出（如图（6））；图（4） 图（5） 图（6）例1．计算由两条抛物线2y x =和2y x =所围成的图形的面积.【分析】两条抛物线所围成的图形的面积，可以由以两条曲线所对应的曲边梯形的面积的差得到。
定积分求平面图形的面积
2．求曲线 y x2与直线 x=-１,x =1及x轴所围成的图形面 积.
3.求曲线y x2与 y 2- x2 所围成的图形面积。
1 4.求曲线 y 1 与直线y=x,x=2所围成的图形面积。
4 2 x
得交点 (0, 0) , (1, 1)
dA x x2d x
1
A
xx2 dx
0
23 x2
1x3
1
3 30
1 3
y
1y2 x (1,1)
2y x2
ox 1 x
4x d x
分析，归纳解题步骤： 0 0 1 1 0 0 1 0 11 .0 画1 0 草1 1 0 图1 ，0 0 求0 1 出0 1 曲0 0 线1 0 的1 1 交点坐标．
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1
定积分的应用-----求平面图形面积
41 2
引入
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1
1.复习定积分的定义及其几何意义
41 2 2.如何用定积分求平面图形的面积？
一、微元法
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1
设曲线 y f (x) ( 0) 与直线 x a , x b (a b) 及 x 轴所围曲
边梯形面积为 A , 则
dA f (x)dx
2.将曲边形面积转化为曲边梯形面积． 3.根据图形特点选择适当的积分变量 4．确定被积函数和积分区间，计算定积分，求出面
定积分求面积
a2.
A1
2 a2 cos 2
例 6 求心形线r a(1 cos )所围平面图形的
面积(a 0).
解 dA 1 a2(1 cos )2 d
d
2
利用对称性知
A 2 1 a2 (1 cos )2 d 20
a2
(1 2cos cos2 )d
练习题答案
一、1、1；
2、32 ； 3
4、 y ；
5、e 1 2 ； e
二、1、3 ln 2； 2
2、7 ； 6
4、3a2 ；
5、5 ； 4
三、9 . 4
四、e . 2
3、2；
6、1 . 2
3、a2 ；
6、3 a 2 . 2
五、8 a 2 . 3
三、 求 抛 物 线 y x 2 4x 3 及 其 在 点 ( 0 ,3 ) 和 ( 3 , 0 )处的切线所围成的图形的面积 .
四、 求位于曲线 y e x 下方，该曲线过原点的切线的 左方以及 x 轴上方之间的图形的面积 .
五、 求由抛物线 y 2 4ax 与过焦点的弦所围成的图形 面积的最小值 .
的图形的面积. y x3 6x
解
两曲线的交点
y
x2
y x2
(0,0), (2,4), (3,9).
y x3 6x
选 x 为积分变量 x [2, 3]
(1) x [2, 0],dA1 ( x3 6x x2 )dx
(2) x [0,3], dA2 ( x2 x3 6x)dx
0
a
2
3 2
用定积分求面积的技巧
用定积分求面积的技巧求平面图形的面积是定积分在几何中的重要应用.把求平面图形的面积问题转化为求定 积分问题，充分体现了数形结合的数学思想.求解此类题常常用到以下技巧.一、巧选积分变量求平面图形面积时，要注意选择积分变量，以使计算简便例1求抛物线y 2 = 2x 与直线j = x -4围成的平面图形的面积.解析：如图1，解方程组I* = 2*，得两曲线的变点为(2,-2),(8,4). I y = x - 4,方法一：选取横坐标x 为积分变量，则图中阴影部分的面积应该是两部分之和，即 S = 2』'、J2xdx + J 8(42x - x + 4)dx = —、2x2 |2 +— <2x 2 k +4x |8 = 18 .0 2 30 0 32 22方法二：选取纵坐标y 为积分变量，则图中阴影部分的面积可据公式求得，I 4 -2 7点评：从上述两种解法可以看出，对y 积分比对x 积分计算简捷.因此，应用定积分求 平面图形面积时，积分变量的选取是至关重要的.但同时也要注意对y 积分时，积分函数应 是x 河(y )，本题须将条件中的曲线方程、直线方程化为x =1y 2 x = y + 4的形式，然后求 2 得积分.另外还要注意的是对面积而言，不管选用哪种积分变量去积分，面积是不会变的， 即定积分的值不会改变.二、巧用对称性在求平面图形面积时，注意利用函数的奇偶性等所对应曲线的对称性解题，也是简化计 算过程的常用手段.例2求由三条曲线y = x 2,4y = x 2, y = 1所围图形的面积.解析：如图2，因为y = x 2,4y = x 2是偶函数，根据对称性 只算出y 轴右边的图形的面积再两倍即可. 18li' i，解方程组 J y =，2,和 J 4 >=，2,得交点坐标(-i ,i ),(u )(-2,1),(21). [y =1， [ y =1，方法一：选择X 为积分变量，方法二：可以选择y 为积分变量，求解过程请同学们自己完成. 点评：对称性的应用和积分变量的选取都影响着计算过程的繁简程度.三、分割计算例3求由抛物线y = -x 2 + 4x -3及其在点M (0, -3)和点N (3,0)处两条切线所围成的 图形的面积.解析：由 y = -x 2 + 4x - 3 ,得 y' = -2x + 4 ,・.・y [=0 = 4,过M 点的切线方程为y = 4 x - 3 ；y '| = -2，过N 点的切线方程为y = -2x + 6 . x =3又可求得两切线交点的横坐标为x =3 ,2 故所求面积5 =f 2(4x -3)-(-x 2 + 4x -3)dx + f 3[(-2x + 6)-(-x 2 + 4x -3)]dx =-. 0 号 4 2点评：本题求图形的面积，适当的分割是关键，故求出两切线交点，过交点作x 轴垂线， 将图形分割成两部分，分别用定积分求解.同学们应注意掌握这种分割的处理方法. dx + f 2 1 k dx |1 + X |2 一 0 1 (1 \ —X 3 k 12 7 I 21。
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利用定积分求曲线围成的
面积
This manuscript was revised on November 28, 2020
利用定积分求曲线围成的面积
武汉外国语学校 汪家硕
一．复习回顾：
1.定积分的几何意义：当()0f x ≥时，积分()b
a f x dx ⎰在几何上表示由()y f x =、x a =、x
b =与x 轴所围成的曲边梯形的面积。
当()0f x ≤时，由()y f x =、x a =、x b =与x 轴所围成的曲边梯形位于x 轴的下方。
2.牛顿—莱布尼茨公式
定理（微积分基本定理）如果()f x 是区间[,]a b 上的连续函数，并且'()()F x f x =，则
二．曲线围成的面积
1.设f 和g 是区间[,]a b 上的连续函数且对任意的[,]x a b ∈有()()f x g x ≥，则直线x a =和直线x b =以及曲线间围成的面积可以表示为：
()()()()b
b b
a a a f x dx g x dx f x g x dx -=-⎰⎰⎰ 例1.求抛物线2y x =和直线2y x =所围成的区域面
积。
解：先求出P 点坐标。
解方程组22y x y x
⎧=⎨=⎩ ⇒ 02x x =⎧⎨=⎩ ∴ P 点的坐标是(2,4)。
所求的面积= 2
2322008424333x x x dx x ⎡⎤-=-=-=⎢⎥⎣⎦⎰ 例1 例2．计算曲线21y x =+和24y x =-，以及直线1x =和1x =-所围成的区域面积。
解：所求面积=
例2
2.前面的例题都是一个曲线总在另外一个曲线的上方，如
果它们交叉会是什么结果
考虑区间112233[,],[,],[,],[,]a c c c c c c b ，阴影部分面积可以表
示为：
例3：求3()f x x =和()g x x =所围成的封闭区域面积。
解：当()()
=时图像的交点，
f x
g x
即332
=⇒-=⇒-=
x x x x x x
0(1)0
例3 例4：求阴影部分的面积。
例4 练习：
1.求阴影部分面积。