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1、
有關(guān)定積分問題的常見題型解析
定積分是高中課程中新增加的內(nèi)容,對函數(shù)進(jìn)行積分運(yùn)算這類題目占有非常重要的地位,它能解決很多實(shí)際應(yīng)用問題。在解題時(shí)也會出現(xiàn)很多問題,下面研究一下有關(guān)定積分的問題的常見題型及注意的一些問題。
題型一 用定義求定積分
例1、用定義求。
分析:利用定義求定積分可分為四步:分割,近似代替,求和,取極限,按步驟求解 。
解:(1)分割[0,1]:。
(2)作和 。(因?yàn)閤連續(xù),所以可隨意取而不影響極限,故我們此處將取為[x,x]的右端點(diǎn)也無妨。)
(3)取極限
。(此處用到了求和公式
。)
因此=。
評注:求定積分四個(gè)步驟:分割、近似代替、求和
2、、取極限,關(guān)鍵環(huán)節(jié)是求和。體現(xiàn)的基本思想就是先分后合,化曲為直,通過取極限,形成整體圖形的面積。
題型二 利用微積分基本定理求積分
例2、求下列定積分:
(1) (2)
分析:根據(jù)求導(dǎo)數(shù)與求原函數(shù)互為逆運(yùn)算,找到被積函數(shù)得一個(gè)原函數(shù),利用微積分基本公式代入求值。
- 2 - / 6
解:(1)因?yàn)椋?
所以==。
(2)因?yàn)?,?
所以 =。
評注:利用微積分基本定理求定積分的關(guān)鍵是找出的函數(shù)。通常我們可以運(yùn)用基本初等函數(shù)的求導(dǎo)公式和導(dǎo)數(shù)的四則運(yùn)算法則從反方向上求出,即正確運(yùn)用求導(dǎo)運(yùn)算與求原函數(shù)運(yùn)算互為逆運(yùn)算的關(guān)系。
題型三 利用定積分求平面圖形的面積
例
3、3 如圖 ,求直線y=2x+3與拋物線y=x所圍成的圖形面積。
分析:從圖形可以看出,所求圖形的面積可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)梯形與一個(gè)曲邊梯形面積的差,進(jìn)而可以用定積分求出面積。為了確定出被積函數(shù)和積分和上、下限,我們需要求出兩條曲線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)。
解:由方程組,可得。故所求圖形面積為:
S=-=(x+3x)。
評注:求平面圖形的面積的一般步驟:⑴畫圖,并將圖形分割成若干曲邊梯形;⑵對每個(gè)曲邊梯形確定其存在的范圍,從而確定積分上、下限;⑶確定被積函數(shù);⑷求出各曲邊梯形的面積和,即各積分的絕對值之和。
關(guān)鍵環(huán)節(jié):①認(rèn)定曲邊梯形,選定積分變量;②確定被積函數(shù)和積分上下限。
知識小結(jié)
4、:幾種典型的曲邊梯形面積的計(jì)算方法:
(1)由三條直線x=a、x=b(a<b)、x軸,一條曲線y=(≥0)圍成的曲邊梯形的面積:
S=,如圖1。
(2)由三條直線x=a、x=b(a<b)、x軸,一條曲線y=(≤0)圍成的曲邊梯形的面積:
S=,如圖2。
(3)由兩條直線x=a、x=b(a<b)、兩條曲線y=、y=()圍成的平面圖形的面積:S=,如圖3。
題型四 解決綜合性問題
例4、在曲線(x≥0)上某一點(diǎn)A處作一切線使之與曲線以及x軸所圍的面積為。試求:(1)切點(diǎn)A的坐標(biāo);(2)過切點(diǎn)A的切線方程。
分析:設(shè)出切點(diǎn)A的坐標(biāo),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義,寫出切線方程,然后利用定
5、積分求出所圍成平面圖形的面積,從而確定切點(diǎn)A的坐標(biāo),使問題解決。
解:如圖,
設(shè)切點(diǎn)A(),由=2x,過A點(diǎn)的切線方程為
y-y=2x(x-x),即y=2xx-x。
令y=0,得x=。即C(,0)。
設(shè)由曲線和過A點(diǎn)的切線及x軸所圍成圖形的面積為S,S=S-S。
S=,
S=|BC||AB|=(x-)x=x,
即:S=x-x=x=。
所以x=1,從而切點(diǎn)A(1,1),切線方程為y=2x-1。
評注:本題將導(dǎo)數(shù)與定積分聯(lián)系起來,解題的關(guān)鍵是求出曲線三角形AOC的面積。
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