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2_3_1
图形的面积近似为
xxf)(
小条分得越细,近似程度越高,令所有小条的宽度趋于0,就得到图形面
积的精确值. 这种分割、近似、求和、取极限的方法也可以解决其它应
用问题.
如果用S表示图形的面积,由定积分的定义可知
baxxfS)d(
从这个问题的解决可以看出,当0)(xf时,baxxf)d(的几何意义就是
由曲线)(xfy与x轴及直线 bxax,所围的平面
图形的面积.
图形上端曲线方程为)(xfy,将图形划分为一些小条,其中
小条面积用矩形面积近似,即
y
x O a b x x+Δx
y
x O a b x x+Δx
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将这块土地抽象成坐标系中的这个图形 (如图2_3_1),
图形上端曲线方程为)(xfy,将图形划分为一些小条,其中
小条面积用矩形面积近似,即
xxf)(
0 a x1 x2 xi-1 xi b
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再来看一般的情况,计算如下图形的面积
图形上面的曲线为)(xfy,下面的曲线为)(xgy,由定积
分的几何意义可知图形的面积为
bababaxxgxfxxgxxfS)]d()([)d()d(
或表示为
baxyyS]d[
下
上
一个积分是在对称区间],[aa上的积分,如果遇到这样的
积分,就可以考察被积函数的奇偶性,结论是
是偶函数时当是奇函数时当)(,)d(2)(,0)d(0xfxxfxfxxf
a
a
a
这个结论可以由几何直观加以验证
y
x O a b
y
x O -a
a
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从上图可以看出,
当)(xf是奇函数时有aaxxfxxf00d)(d)(;
当)(xf是偶函数时有aaxxfxxf00d)(d)(.
从上图可以看出,
当)(xf是奇函数时有aaxxfxxf00d)(d)(;
当)(xf是偶函数时有aaxxfxxf00d)(d)(.
y
y
x O -a a
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例1 三角形底为1,高为2,求三角形的面积.
解:按三角形面积公式有
1212121高底S
用定积分计算(如图)
10d2xxS
1102x
例2 梯形上底为1,下底为2,高为1,求梯形的面积.
解:按梯形面积公式有
23121212
1
)(高下底)(上底S
用定积分计算(如图)
21dxxS
232
2
1
2
x
例3 求半径为2的圆的面积.
解:按圆的面积公式有
422S
用定积分计算(如图)
202d44xxS
y
x
O 1
2
y
x
O 1 2 2
y
x
O
2
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令txsin2,则ttxdcos2d,
0x时0t;2x
时2t.
202dcos2sin444tttS
202dcossin116ttt
202dcos16tt
20d22cos116tt
20)2sin21(8tt
4
例6 求由xy,3xy所围成的平面图形的面积.
解:平面图形如图所示,在区间)0,1(上
xx3
在区间)1,0(上
3
xx
由此得
103013d)(d)(xxxxxxS
y
x
O
1
1
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21)42()24
(10420124
xxxx
例7 计算222)dsin(xxxx.
解:因为2,xx都是偶函数,xsin是奇函数.所以2xx是偶函数,
xxsin
是奇函数.由此得
22222222dsind)dsin(xxxxxxxxxx
203202d20d2xxxxx
课后作业
1.利用定积分的几何意义计算下列定积分:
(1)10dxx; (2))0(d022RxxRR.
2.求由下列曲线所围平面图形的面积:
(1)直线6,3,0,23yyxxy;
(2)2xy与2yx;
(3)xycos与x轴,在区间],0[上.
3.利用函数的奇偶性求下列定积分的值:
(1)224dsinxxx; (2)223dxx; (3)
11
23
)d64(xxx
.
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练习
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练习2 求由曲线3xy与直线0,2xxy围成
的平面图形的面积.
练习2 求由曲线3xy与直线0,2xxy围成
的平面图形的面积.
分 析
解:表示所求面积的定积分的积分区间是 .
分析:两条曲线)(xfy与)(xgy所围成的面积表示为
baxxgxfSd)()(
其中积分上下限ba,是两曲线相距最远的两个交点的横坐
标(如果有第3条曲线则情况例外).要计算这个积分,
需要去掉被积函数的绝对值号,这就要弄清)()(xgxf在区间],[ba上的符
号.
分析:求3xy与2xy的交点,确定积分限.
3
xy
与2xy的交点为)1,1(,故积分区间为)1,0(
详解:与2xy的交点为)1,1(,故积分区间为)1,0(.
练习1 求由曲线12xy与x轴及直线2,0xx
围成的曲边梯形的面积.
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解:12x在区间]2,0[上的符号是 .
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分析:一条曲线)(xfy与x轴在区间],[ba上所围成的面积表示为
baxxfSd)(
要计算这个积分,需要去掉被积函数的绝对值号,这就要弄清)(xf在区间
],[ba
上的符号.
提示:考虑12x在区间)2,0(内是否与x轴有交点,有则变号,没
有则不变号.
详解:12x与x轴的交点为)0,1(,在区间)2,0(内.在区间)1,0(上
012x
在区间)2,1(上
012x
12x
与x轴的交点为)0,1(,在区间)2,0(内.在区间)1,0(上
012x
在区间)2,1(上
012x
.