Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đường cong & trục hoành
Để tính được một trọng các dạng bài tập khó của Nguyên hàm - diện tích hình phẳng giới hạn bởi đường cong và trục hoành ta có thể dùng tích phân xác đinh.
Mục lục bài viết
Có lẽ các bạn đã quen với "Nguyên hàm" là công cụ quan trọng trong giải tích, đặc biệt là trong việc tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đường cong và trục hoành. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong toán học ứng dụng và các lĩnh vực khác như vật lý, kỹ thuật, và kinh tế. Sau đây là một số hướng dẫn đối với chủ đề diện tích hình phẳng này và bài tập minh họa. Mời bạn đọc tham khảo !
1. Hưóng dẫn cách làm
B1) Xác định các đường cong giới hạn và trục hoành: Xác định hàm số f(x) và cách giá trị giới hạn a,b sao cho f(x) liên tục trên đoạn \([a, b]\).
B2) Lập biểu thức diện tích: Diện tích \(A\) của vùng phẳng giới hạn bởi đường cong y=f(x) và trục hoành từ x=a đến x=b được tính bằng tích phân xác định:
\[A=\int_{a}^{b}|f(x)| d x\]
B3) Tính nguyên hàm và giá trị của tích phân: Tính nguyên hàm của \(f(x)\) và sau đó lấy giá trị của tích phân từ a đến b.
2. Thí dụ minh họa
1. Thí dụ 1
Tính diện tích vùng phẳng giới hạn bởi \(y=x^{2}\) và trục hoành từ \(x=0\) đến \(x=2\)
B1) Xác định hàm số và giới hạn
\[f(x)=x^{2}, \quad a=0, \quad b=2\]B2) Lập biểu thức diện tích
\[A=\int_{0}^{2} x^{2} d x\]B3) Tìm nguyên hàm của \(x^{2}\)
\[\int x^{2} d x=\frac{x^{3}}{3}+C\]B4) Tính giá trị của tích phân
\[A=\left[\frac{x^{3}}{3}\right]_{0}^{2}=\frac{2^{3}}{3}-\frac{0^{3}}{3}=\frac{8}{3}\]=> diện tích vùng phẳng giới hạn bởi \(y=x^{2}\) và trục hoành từ \(x=0\) đến \(x=2\) là \(\frac{8}{3}\) đơn vị diện tích.
2. Thí dụ 2
Tính diện tích vùng phẳng giới hạn bởi \(y=\sin (x)\) và trục hoành từ \(x=0\) đến \(x=\pi\)
B1) Xác định hàm số và giới hạn
\[f(x)=\sin (x), \quad a=0, \quad b=\pi\]B2) Lập biểu thức diện tích
\[A=\int_{0}^{\pi} \sin (x) d x\]B3) Tính nguyên hàm của \(\sin (x)\)
\[\int \sin (x) d x=-\cos (x)+C\]B4) Tính giá trị của tích phân
\(A=[-\cos (x)]_{0}^{\pi}=-\cos (\pi)-(-\cos (0))\)
\(=-(-1)-(-1)=1+1=2\)
=> diện tích vùng phẳng giới hạn bởi \(y=\sin (x)\) và trục hoành từ \(x=0\) đến \(x=\pi\) là 2 đơn vị diện tích.
3. Bài tập trắc nghiệm minh họa
3.1. Bài 1
Cho diện tích hình phẳng giới hạn bởi hàm số \(y=x^{3}-x\) và trục hoành bằng \(\frac{a}{b}\), với \(\frac{a}{b}\) là phân số tối giản. Tính I=2a+5b
A. \(I=11\).
B. \(I=12\).
C. \(I=13\).
D. \(I=14\).
Giai:
Xét phương trình \(x^{3}-x=0 \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l}x=0 \\ x= \pm 1\end{array}\right.\)
Do đó \(S=\int_{-1}^{1}\left|x^{3}-x\right| d x\)
=\(\left|\int_{-1}^{0}\left(x^{3}-x\right) d x\right|+\left|\int_{0}^{1}\left(x^{3}-x\right) d x\right|\)
\(\left.=\left.\left|\left(\frac{x^{4}}{4}-\frac{x^{2}}{2}\right)\right|_{-1}^{0}|+|\left(\frac{x^{4}}{4}-\frac{x^{2}}{2}\right)\right|_{0} ^{1} \right\rvert\,=\frac{1}{2}\)
=>a \(a=1, b=2 \Rightarrow I=2 a+5 b=12\).
=> đáp án B
3.2. Bài 2
Cho diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y=2 x^{2}-x^{4}\) và trục hoành bằng \(\frac{a}{b} \sqrt{2}\) với \(\frac{a}{b}\) là phân số tối giản. Tính \(T=a-b\).
A. \(T=-7\).
B. \(T=1\).
C. \(T=4\).
D. \(T=2\).
Giai:
Xét phương trình \(2 x^{2}-x^{4}=0 \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l}x=0 \\ x= \pm \sqrt{2}\end{array}\right.\)
Do đó \(S=\int_{-\sqrt{2}}^{\sqrt{2}}\left|2 x^{2}-x^{4}\right| d x\)
\(=\left|\int_{-\sqrt{2}}^{0}\left(2 x^{2}-x^{4}\right) d x\right|+\left|\int_{0}^{\sqrt{2}}\left(2 x^{2}-x^{4}\right) d x\right|\)
\(\left.=\left.\left|\left(\frac{2 x^{3}}{3}-\frac{x^{4}}{4}\right)\right|_{-\sqrt{2}}^{0}|+|\left(\frac{2 x^{3}}{3}-\frac{x^{4}}{4}\right)\right|_{0} ^{\sqrt{2}} \right\rvert\,=\frac{16 \sqrt{2}}{15}\)
=> \(a=16, b=15 \Rightarrow T=a-b=1\)
=> đáp án B
3.3. Bài 3
Cho diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y=x^{2}-x-2\) và trục hoành bằng \(\frac{a}{b}\), với \(\frac{a}{b}\) là phân số tối giản. Khẳng định nào sau đây là đúng?
A. \(a \leq b\)
B. \(a=b^{2}+1\).
C. \(a\gt b+10\).
D. \(a=b+7\).
Giai:
Xét phương trình \(x^{2}-x-2=0 \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l}x=-1 \\ x=2\end{array}\right.\)
Do đó \(S=\int_{-1}^{2}\left|x^{2}-x-2\right| d x\)
\(\left.=\left|\int_{-1}^{2}\left(x^{2}-x-2\right) d x\right|\left|\left(\frac{x^{3}}{3}-\frac{x^{2}}{2}-2 x\right)\right|_{-1}^{2} \right\rvert\,=\frac{9}{2}\)
=> \(a=9, b=2 \Rightarrow a=b+7\)
=> đáp án D
Nắm sơ về cách tính S
Sử dụng nguyên hàm để tính diện tích vùng phẳng giới hạn bởi đường cong và trục hoành là một trong những ứng dụng quan trọng cảu giải tích.
Bằng cách thiết lập tích phân xác định và tính giá trị của nó, ta có thể dễ dàng tìm đuuợc diện tích của các vùng phẳng phức tạp.
Cảm ơn bạn vì đã theo dõi bài viết. Truy cập Examon để học và luyện tập thật tốt nhé!
Cách nắm gọn 9+ trong tay
Bạn có bao giờ tự ngẫm lại và thắc mắc tại sao việc luyện đề lại quan trọng đến thế không? Một sai lầm mà ai cũng mắc phải : MỌI BỘ ĐỀ LÀ NHƯ NHAU ? Và sự thật là
Có bạn vẫn tìm kiếm và làm nhứng bộ đề cũ kỹ, lỗi thời trên mạng mà không nhận ra rằng chúng có thể không phản ánh chính xác chương trình học hay xu hướng ra đề mới nhất.
Điều này không chỉ làm mất thời gian quý báu mà còn có thể dẫn đến những đánh giá sai lệch về năng lực thực sự của bạn. Việc luyện đề đúng và phù hợp sẽ giúp bạn nắm bắt kiến thức hiện tại và cái thiện kỹ năng làm bài hiệu quả hơn.
Dưới đây là một vài bước đơn giản mà Examon có thể gợi ý cho bạn :
- Bước 1: Tạo và Đăng nhập tài khoản Đầu tiên, các bạn cần có một tài khoản Examon. Chỉ với vài thao tác đăng ký nhanh chóng, bạn đã sẵn sàng cho hành trình chinh phục kiến thức!
- Bước 2: Tiếp theo, hãy chọn lớp học, môn học mà bạn muốn luyện và khu vực bạn đang sống để Examon cung cấp đề thi phù hợp nhất với bạn.
- Bước 3: Tìm đề thích hợp và bắt đầu ngay, Examon có hai chế độ: Luyện tập để bạn làm quen và Thi thử để kiểm tra năng lực. Hãy chọn một đề thi phù hợp và bắt đầu luyện!
- Bước 4: Khi làm bài, hãy tập trung và nghiêm túc như thể bạn đang ở trong phòng thi thật sự. Đây là cơ hội để rèn luyện sự tự tin và kỹ năng giải quyết vấn đề của bạn.
- Bước 5: Nhận điểm và Phân tích kết quả sau khi hoàn thành, bạn sẽ nhận được điểm số ngay lập tức cùng với lời giải chi tiết cho từng câu hỏi, giúp bạn hiểu rõ mình cần cải thiện ở đâu.
Tham khảo ngay bộ đề được biên soạn đặc biệt bám sát \(99.9 \%\) đề tham khảo kỳ thi THPT năm 2024 của Examon ngay!