定积分的简单应用-人教版高中数学
知识图谱
-定积分曲边梯形的概念和面积求法定积分的概念和几何意义第09讲_定积分的简单应用错题回顾
定积分
知识精讲
一.函数的定积分
设函数定义在区间上.用分点,把区间分为个小区间,其长度依次为.记为这些小区间长度的最大值,当趋近于时,所有的小区间长度都趋近于.在每个小区间内任取一点,作和式.
当时,如果和式的极限存在,我们把和式的极限叫做函数在区间上的定积分,记作,即.其中叫做被积函数,叫积分下限,叫积分上限.叫做被积式.此时称函数
在区间上可积.
二.曲边梯形
曲线与平行于轴的直线和轴所围成的图形,通常称为曲边梯形.根据定
积分的定义,曲边梯形的面积等于其曲边所对应的函数在区间上的定积分,即.
三点剖析
一.方法点拨
求曲边梯形面积的四个步骤:
1.分割.在区间中插入各分点,将它们等分成个小区间
,区间的长度,
2.近似代替,“以直代曲”,用矩形的面积近似代替小曲边梯形的面积,求出每个小曲边梯形面积的近似值.
3.求和.
4.取极限.
题模精讲
题模一曲边梯形的概念和面积求法
例1.1、
求围成图形面积.
题模二定积分的概念和几何意义
例2.1、
图中阴影部分的面积总和可用定积分表示为()
A、B、
C、D、
例2.2、
已知函数,
(1)试用定积分表示与轴围成的介于与之间的平面图形的面积;
(2)结合的图象猜出的值;
(3)试将上述问题推广到一般的情况
随堂练习
随练1.1、
函数的图象与直线及轴所围成图形的面积称为函数在上的面积,已知函数在上的面积为,则函数在上的面积为________
随练1.2、
利用定积分的定义求直线,,和曲线围成的图形的面积.
随练1.3、
用S表示图中阴影部分的面积,则S的值是()
A、∫f(x)dx
B、|∫f(x)dx|
C、∫f(x)dx+∫f(x)dx
D、∫f(x)dx-∫f(x)dx
随练1.4、
(1)_________;(2).
随练1.5、
由及轴围成的介于0与之间的平面图形的面积,利用定积分应表达为________
自我总结
课后作业
作业1、
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t0和t1,下列判断中一定正确的是()
A、在t1时刻,甲车在乙车前面
B、t1时刻后,甲车在乙车后面
C、在t0时刻,两车的位置相同
D、t0时刻后,乙车在甲车前面
作业2、
试用定积分表示由直线,,及轴围成的平面图形的面积,并求积分的值
作业3、
=_________.
作业4、
()
B、
A、
D、
作业5、
设为区间上的连续函数,且恒有,可以用随机模拟方法近似计算积分,先产生两组(每组个)区间上的均匀随机数,…,和,…,,由此得到个点,在数出其
中满足的点数,那么由随机模拟方法可得积分的近似值为______.。
人教a版数学【选修2-2】1.7《定积分的简单应用》ppt课件
[答案]
1 2
2 3
[解析] 曲线y=x 与y=cx 由题意知
1 1 的交点为c ,c2.
2 1 =3.∴c=2.
典例探究学案
不分割型平面图形面积的求解
如图,求曲线y=x2与直线y=2x所围图形的面 积S.
[分析] 从图形上可以看出,所求图形的面积可以转化为一 个三角形与一个曲边三角形面积的差,进而可以用定积分求 出面积.为了确定出积分的上、下限,我们需要求出直线和 抛物线的交点的横坐标.
(1)(2014· 山东理,6)直线y=4x与曲线y=x3在第一象限内 围成的封闭图形的面积为( A.2 2 C.2 ) B.4 2 D.4
(2)由y=-x2与y=x-2围成图形的面积S=________.
9 [答案] (1)D (2)2
[解析] (1)如图所示
y=4x, 由 3 y = x .
[答案] C
) B.gt2 0 1 2 D.6gt0
[解析] 如果变速直线运动的速度为 v=v(t)(v(t)≥0), 那么
b 从时刻 t=a 到 t=b 所经过的路程是 v(t)dt,
a
故应选 C.
2 4.若两曲线y=x 与y=cx (c>0)围成的图形的面积是 3 ,
2 3
则c=________.
[解析]
y=2x, 解方程组 2 y = x ,
得x1=0,x2=2.
故所求图形的面积为 S= 2xdx- x
2 0 2 0
2
2 2 dx=x 0
1 3 4 2 -3x 0 =3.
[方法规律总结] 利用定积分求平面图形的面积的步骤 (1)画出草图,在直角坐标系中画出曲线或直线的大致图象. (2)将平面图形分割成曲边梯形,并分清在x轴上方与下方的 部分. (3)借助图形确定出被积函数. (4)求出交点坐标,确定积分的上、下限. (5)求出各部分的定积分,并将面积表达为定积分的代数和( 定积分为负的部分求面积时要改变符号处理为正),求出面 积.
高中数学人教A版选修2-2课件 1-7 定积分的简单应用 第13课时《定积分的简单应用》
解析:(1)由v(t)=8t-2t2≥0,得0≤t≤4,
即当0≤t≤4时,P点向x轴正方向运动,
当t>4时,P点向x轴负方向运动.
故t=6时,点P离开原点的路程为
s1=4(8t-2t2)dt-6(8t-2t2)dt
0
4
=4t2-23t3|40-4t2-23t3|64=1328.
a
成的曲边梯形的面积.
【练习1】 曲线y=cosx0≤x≤32π与坐标轴所围成的图形面积是
() A.2
B.3
5 C.2
D.4
3
3
解析:S= 2 a
cosxdx+|
2
cosxdx|=
2
0
cosxdx-
2
cosxdx=sinx|
2 0
-
(2)路程是位移的绝对值之和,因此在求路程时,要先判断速度 在区间内是否恒正,若符号不定,应求出使速度恒正或恒负的区间, 然后分别计算,否则会出现计算失误.
变式探究2 (1)一物体沿直线以v=3t+2(t单位:s,v单位:m/s)
的速度运动,则该物体在3 s~6 s间的运动路程为( )
A.46 m
3
(3t2-2t+4)dt=()-(8
2
-4+8)=18.
答案:(1)B (2)D
考点三 利用定积分计算变力做功 例3 设有一长25 cm的弹簧,若加以100 N的力,由弹簧伸长到
30 cm,又已知弹簧伸长所需要的拉力与弹簧的伸长量成正比,求使 弹簧由25 cm伸长到40 cm所做的功.
∴W=∫00.1250xdx=25x2|00.12=0.36(J). 答案:0.36 J
数学人教A版选修2-2-1.7定积分的简单应用
1.7.2定积分在物理中的应用
1、变速直线运动的路程
设做变速直线运动的物体运动的速度
v=v(t)≥0,则此物体在时间区间[a, b]
内运动的距离(位移)s为
v
v v(t)
t
Oa
b
例 1:一辆汽车的速度一时间曲线如图所示,求汽
车在这 1 min 行驶的路程.
解:由速度──时间曲线可知:
3t (0≤ t ≤10)
0
1kx 2 2
|0L
1 2
kl 2(J
)
答:克服弹力所作功的功为 1 kl 2J .
2
做P59练习:
1.一物体沿直线以v=2t+3(t的单位为s,v的
单位为m/s)的速度运动,求该物体在3~5s
间行进的路程. S
5
(2t 3)dt 22m
3
2.一物体在力F(x)=3x+4(单位:N)的作用下,
当a≤0时, 0 (x2 2x)dx 4 ,解得a=-1
a
3
当0<a≤2时,
a
(2x
x2 )dx
4
,解得a=2
0
3
当a>2时,
2 (2x x2 )dx
a
,(
x2
2x)dx
4
,无解
0
2
3
故a=-1或a=2
注意 S
b
| f (x) |dx(a b)
a
若”面积为4/3”,改为”面积不超过4/3”呢? [-1,2]
64 3
26 3
18
法2:s
4
[(4
2
y)
1 2
y2 ]dy
(4 y
人教版高中数学1.7.1《定积分在几何中的简单应用》课件(人教A版选修2-2)
定 积 分 的 简 单 应 用
一、复习回顾 1、定积分的几何意义:
当
f(x)0
时,积分
b
f
(x)dx
a
在几何上表示由 y=f (x)、
xa、xb与 x轴所围成的曲边梯形的面积。
y
y
yf (x) Oa
bx
b
c
b
a f (x)dx -aS f (x)dxc f
S2
2
s
in
x
dx
-
2cosx dx
S1=有S其2 他
方法吗?
4
4
六、小结
1.本节课我们做了什么探究活动呢? 2.如何用定积分解决曲边形面积问题呢? 3.解题时应注意些什么呢? 4.体会到什么样的数学研究思路及方法呢?
七、作业 1、书本P60 习题A组1 B组3 2、全优设计P48-49 3、思考B组1,2
-2
2
简
单
应
2
计算: sinxdx -
用
解:如图由几何意义
sinxdx0 -
y y sin x
0
x
二、热身练习
3. 计算由 y 2x2与x轴及x=-1,x=1所围成的面积
定
积 分
y
A y f1(x) D
的 简
B
C
单 应
M y f2 (x) N
Oa
bx
用
4.用定积分表示阴影部分面积
求由曲线围成的平面图形面积的解题步骤:
分
的 (1)画草图,求出曲线的交点坐标
简 单
(2)将曲边形面积转化为曲边梯形面积
高中数学选修课件第四章§定积分的简单应用
当n→∞时,积分和的极限存在,则称函数f(x)在[a,b]上 可积,该极限值称为f(x)在[a,b]上的定积分。
积分和
将积分区间[a,b]分成n个小区间,每个小区间的长度为Δx = (b-a)/n,取每个小区间的任意一点ξi,对应的函数值 为f(ξi),则f(x)在[a,b]上的积分和为Σf(ξi)Δx。
拓展延伸及未来发展趋势
定积分在物理学中的应用
定积分在物理学中有着广泛的应用,如计算变力做功、液体静压力等,需要进一步学习和 掌握。
定积分在经济学中的应用
定积分也可以应用于经济学领域,如计算收益、成本等经济量,为决策提供科学依据。
定积分与计算机技术的结合
随着计算机技术的发展,定积分与计算机技术的结合将越来越紧密,如利用计算机进行定 积分的数值计算、绘制定积分的图形等。这将为定积分的应用提供更广阔的空间和更高效 的手段。
A
一阶导数法
通过求解一阶导数等于零的点来找到函数的极 值点,从而确定最优解。
二阶导数法
通过判断二阶导数的符号来确定函数的凹 凸性,从而确定最优解。
B
C
约束优化方法
在存在约束条件的情况下,通过构造拉格朗 日函数等方法来求解最优解。
数值计算方法
对于难以求解的复杂函数,可以采用数值计 算方法(如牛顿法、梯度下降法等)来逼近 最优解。
几何应用
通过具体案例介绍如何利用定积 分求解平面图形的面积,如求解 由直线和曲线围成的图形面积等
。
物理应用
介绍定积分在物理中的应用,如求 解变力做功、液体静压力等问题中 涉及的面积计算。
经济应用
通过实际案例介绍定积分在经济领 域的应用,如求解由需求曲线和价 格曲线围成的面积所表示的消费者 剩余或生产者剩余等。
最新-高中数学 定积分的简单应用课件1 新人教A版选修2-2 精品
4
y 2x
2
S2
S1
O
5
10 x
解: 两曲线交点为(8,4) 直线y=x-4与x轴的交点为(4,0)
S=S1+S2
4
0
2xdx
8 4
2xdx
8 4
x
4dx
22 3
3
x2
|04
22 3
3
x2
|84
1 2
x 4 2 |84
40
3
你还有其它的解法吗?
堂上练习 求y=x2, x=-1, x=1, y=0围成平面图形的面积.
曲边梯形的面积
b
S a [ f2 (x) f1(x)]dx
例1 计算由曲线y2=x, y=x2 所围成图形的面积S. yC B
S=S曲边梯形OABC-S曲边梯形OABD
1.5 D y=Ax2
1
0.5
利用定积分计算
-1
O
-0.5
关键:确定被积函数与积分上、下限
-1
1x
y2=x
解 两曲线的交点 (0,0),(1,1)
定积分在几何中的应用
复习回顾 微积分的基本定理(牛顿-莱布尼兹公式)
如果f (x)是区间[a,b]上连续函数,并且F(x)=f (x),那么
b
a
f
xdx
F b
F a
定积分的几何意义
y y f (x)
oa
bx
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
曲边梯形的面积
b
S a f (x)dx
y
y f2(x)
y f1( x)
oa
bx
S=S曲边梯形OABC-S曲边梯形OABD
人教版高一数学课件-定积分在几何中的简单应用
求由曲線圍成的平面圖形面積的解題步驟
證明:如圖建立平面直角坐標系,可設拋物線方程為
定
y -ax2 (a 0) 代拋物線上一點入方程
積 分
則有 - h -a(b)2
2
得
a
4h b2
y 0
的 簡
所以拋物線方程為
y
-
4h b2
x2
x
hS
單 於是,拋物線拱的面積為 2S 應
用
2s 2b2 h
b 2 0
單 應 用
S S1 S2
O
x
42
S1
4 cosx dx -
0
4 sin x dx
0
S2
2
s
in
x
dx
-
2
c
os
x
dx
S1有=S其2他
方法嗎?
4
4
六、小結
1.本節課我們做了什麼探究活動呢? 2.如何用定積分解決曲邊形面積問題呢? 3.解題時應注意些什麼呢? 4.體會到什麼樣的數學研究思路及方法呢?
c
b
f (x)dx f (x)dx
f (x)dx。
a
a
c
Oa
yf (x) bx
當f(x)0時,由yf (x)、xa、xb 與 x 軸所圍成 的曲邊梯形位於 x 軸的下方,
一、復習回顧
2、牛頓—萊布尼茨公式
定理 (微積分基本定理)
如果f(x)是區間[a,b]上的連續函數,
並且F’(x)=f(x),則ab f (x)dx F(b) - F(a)
七、作業 1、書本P60 習題A組1 B組3 2、全優設計P48-49 3、思考B組1,2
人教版数学备课资料定积分的巧用
定积分的巧用定积分的引入为传统的高中数学注入了新鲜的血液,还给学生提供了数学建模的新思路、“用数学”的新意识,通常利用定积分可以求平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体体积、变速直线运动的路程及变力作功等。
另外,利用定积分也能证明不等式、求物体所受的力。
一. 证明不等式例1.证明:ln(1+n)<1+n nln 113121+<+++ (n ∈N *). 分析: 考虑:)(11111),1,(n i xi x i i x ∈<+<++∈记11+=x y 与x 轴及直线x=i,x=i+1围成的面积为S 1;记11+=i y 与x 轴及直线x=i,x=i+1围成的面积为S 2;记xy 1=与x 轴及直线x=i,x=i+l 围成的面积为S 3;则S 1<S 2<S 3.证明 ∵x ∈(i,i+1),i 为自然数时,xi x 11111<+<+评析 根据定积分定义:f(x)>0 在x ∈[a, b]内恒成立时,⎰badx x f )(表示-个曲边梯形面积,证明一些不等式的问题,可转化为面积的大小比较问题,再利用定积分化简即可. 二. 求平面图形的面积例2. 求椭圆12222=+by a x 面积.分析: 先选出它的一个积分变量,结合图形列定积分式求解.(如图)解答 由12222=+b y a x 得22x a aby -±=由椭圆的性质评析 长轴、短轴分别为2a,2b 的椭圆的面积公式S=πab. 三、求物体所受的力例3.矩形闸门宽a 米,高h 米垂直放在水中,上沿与水面平齐,则该闸门所受水的压力F 等于 ( )其中水的密度为ρkg/m 3,g 单位是m/s 2,A.⎰hgahdh 0ρ B.⎰agahdh 0ρ C.⎰agahdh 021ρ D. ⎰agahdh 02ρ解析:建立如图所示坐标系.取x 为积分变量,x ∈[0,h], 任取子区间[x ,x+dx]⊂[0,h],∵闸门所受水的压力F=ps , 其中p 为压强,s 为受力面积,又p=ρgx ,(x 为水的深度.), ∴相应一薄层水对闸门的压力近似为: dF= pds=ρgxds=ρgx ·a dx , 于是整个闸门所受水的压力F 为:F=⎰hgaxdx 0ρ=⎰hgahdh 0ρ,故选A.点评:闸门所受水的压强p 是关于水深x 的函数,随着x 的变化而变化;且闸门的受力面积s 也是关于水深x 的函数.所以可用分割、近似代替、求和、取极限的方法,即用定积分的定义来求该闸门所受水的压力F.四、利用定积分研究函数与方程例4.已知函数f(x)=bx ax x ++232131, a,b ∈R,)(x f '是函数f(x)的导数. (1)试判断函数f(x)的单调性;(2)若-1≤a ≤1, -1≤b ≤1,求方程)(x f '=0有实数根的概率.(3)若-1≤a ≤1, -1≤b ≤1,求方程)(x f '+ax +a 2+a =0有实数根的概率.分析: (1)利用函数的导数判断函数的单调性,由于涉及参数a,b ,导致函数的导数的正负难以确定,所以需要讨论,致使判断函数的单调性也相应地进行讨论;(2)涉及函数方程与概率相结合的典型的几何概型问题.解析:(1)由f(x)=bx ax x ++232131得b ax x x f ++='2)(, ①若△=a 2-4b <0,即a 2<4b ,当x ∈R 时,)(x f '>0恒成立,所以f(x)在R 上单调递增;②若△=a 2-4b=0,即a 2=4b ,当x ∈R 时)(x f '≥0恒成立,当且仅当x=-2a时, )(x f '=0. 当x ≠-2a 时, )(x f '>0恒成立,所以函数f(x)在(-∞, -2a )上为增函数,在(-2a,+∞)上也为增函数,而函数f(x)在x=-2a处连续,则f(x)在R 上单调递增;③若△=a 2-4b>0,即a 2>4b ,令)(x f '=0,即b ax x ++2=0,解得2421b a a x ---=,2422ba a x -+-=,21x x <.当x ∈(-∞, 1x )时)(x f '>0,当x ∈(21,x x )时,)(x f '<0时,当x ∈(x 2, +∞)时, )(x f '>0.则函数f(x)在(-∞,x 1)上单调递增, (21,x x )上单调递减,(x 2, +∞)上单调递增.故若a 2≤4b 时,函数f(x)在R 上单调递增;若a 2>4b 时,函数f(x)在(-∞,x 1)上单调递增,(21,x x )上单调递减,(x 2,+∞)上单调递增,其中2421b a a x ---=,2422b a a x -+-=.(2)方程)(x f '=0,即b ax x ++2=0有实数根,则△≥0,即a 2≥4b ,若-1≤a ≤1, -1≤b ≤1,方程)(x f '=0有实数根的条件是⎪⎩⎪⎨⎧≥≤≤-≤≤-b a b a 411112 (※)如图:条件(※)的面积为da a S ⎰---=1121)]1(4[=da a ⎰-+112)14(613212113=+=-a . 而条件-1≤a ≤1, -1≤b ≤1的面积为S=4, 根据几何概型的概率公式可知, 方程)(x f '=0有实数根的概率为P=24131=S S . (3)方程)(x f '+ax +a 2+a =0,即x 2+2ax +a 2+a +b=0有实数根,则△≥0,即a+b ≤0,若-1≤a ≤1, -1≤b ≤1,方程)(x f '+ax +a 2+a =0有实数根的条件是⎪⎩⎪⎨⎧≤+≤≤-≤≤-01111b a b a(※)如图:条件(※)的面积为S 1=2,而条件-1≤a ≤1, -1≤b ≤1的面积为S=4, 根据几何概型的概率公式可知,方程)(x f '+ax +a 2+a =0有实数根的概率为P=211=S S . 点评:本题是一道微积分与函数、概率相结合的综合性问题,利用导数研究函数的单调性,利用定积分求解曲线所围平面图形面积,借助几何概型的概率公式求所要解决的问题,主要考查学生根据所学知识解决相应问题的能力.这是新课标高考体 现,在今后的高考中又是一亮点,值得留意与关注.五.变力沿直线所作的功例5.半径为r 的球沉入水中,球的上部与水面相切,球的比重为 1 ,现将这球从水中取出,需作多少功?解:建立如图所示的坐标系将高为r 的球缺取出水面,所需的力)(x F 为:浮F G x F -=)(其中:g r G ⋅⋅=1343π是球的重力,浮F 表示将球缺取出之后,仍浸在水中的另一部分球缺所受的浮力。
高中数学PPT课件-定积分在几何中的应用
S1
S2
新知探究
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
于是所求面积 A A A
1
2
A = 0 (x3 - 6x - x2 )dx + 3 (x2 - x3 + 6x)dx
S = S1 + S2
4
= 0
2xdx
+
8 4
2xdx -
8 4
x
-
4
dx
= 2
2
3
x2
3
4 0
+
2
2 3
3
x2
8 4
-
1 2
x-4 2
8 4
= 40 3
新知探究
例3
计算由曲线 y = x3 6x 和 y = x2 所围成的图形的面积.
首先画出草图,并设法把所求图形的面积问题转化为求两部分的面积问题.其次,确定被积函数 和积分的上、下限.
面积元素为[j右(y)-j左(y)]dy, 面积为
S
d
c
[右
(
y)
左(
y)]dy
新知探究
例1 计算两条抛物线
在第一象限所围图形的面积 .
首先根据题意画出曲线
的草图,在图中找出所求面积的区域,图形结合,直观
解题;其次,为了确定出被积函数和积分的上、下限,我们需要求出两条曲线的交点的横坐标.
新知探究
x3
1 0
= 2-1=1 33 3
x x + dx
新知探究
人教版数学高二人教 《定积分的简单应用》 同步教学设计
§1.7定积分的简单应用一:教学目标 知识与技能目标1、 进一步让学生深刻体会“分割、以直代曲、求和、逼近”求曲边梯形的思想方法;2、 让学生深刻理解定积分的几何意义以及微积分的基本定理;3、 初步掌握利用定积分求曲边梯形的几种常见题型及方法;4、 体会定积分在物理中应用(变速直线运动的路程、变力沿直线做功)。
过程与方法 情感态度与价值观 二:教学重难点 重点 曲边梯形面积的求法难点 定积分求体积以及在物理中应用三:教学过程:1、复习1、求曲边梯形的思想方法是什么?2、定积分的几何意义是什么?3、微积分基本定理是什么? 2、定积分的应用(一)利用定积分求平面图形的面积例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。
解:201y xx x y x⎧=⎪⇒==⎨=⎪⎩及,所以两曲线的交点为(0,0)、(1,1),面积S=1120xdx x dx =-⎰⎰,所以⎰120S =(x -x )dx 32130233x x ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦=13【点评】在直角坐标系下平面图形的面积的四个步骤:1.作图象;2.求交点;3.用定积分表示所求的面积;4.微积分基本定理求定积分。
巩固练习 计算由曲线36y x x =-和2y x =所围成的图形的面积. 例2.计算由直线4y x =-,曲线2y x =以及x 轴所围图形的面积S.分析:首先画出草图(图1.7 一2 ) ,并设法把所求图形的面积问题转化为求曲边梯形的面积问题.与例 1 不同的是,还需把所求图形的面积分成两部分S 1和S 2.为了确定出被积函数和积分的上、下限,需要求出直线4y x =-与曲线2y x =的交点的横坐标,直线4y x =-与 x 轴的交点.2x y =y x= A BC D O解:作出直线4y x =-,曲线2y x =的草图,所求面积为图1. 7一2 阴影部分的面积.解方程组2,4y x y x ⎧=⎪⎨=-⎪⎩得直线4y x =-与曲线2y x =的交点的坐标为(8,4) . 直线4y x =-与x 轴的交点为(4,0).因此,所求图形的面积为S=S 1+S 2488442[2(4)]xdx xdx x dx =+--⎰⎰⎰334828220442222140||(4)|3323x x x =+-=. 由上面的例题可以发现,在利用定积分求平面图形的面积时,一般要先画出它的草图,再借助图形直观确定出被积函数以及积分的上、下限.例3.求曲线],[sin 320π∈=x x y 与直线,,320π==x x x 轴所围成的图形面积。
