高考数学新课标定积分应用例题、习题及详解

图3

定积分应用

1、直角坐标系下平面图形面积的计算

①连续曲线()(()0),y f x f x x a x b =≥==及及x 轴所围成的平面图形面积为

()b

a

A f x dx =⎰

②设平面图形由上下两条曲线y =f 上(x )与y =f 下(x )及左右两条直线x =a 与x =b 所围成, 则面积元素为[f 上(x )- f 下(x )]dx , 于是平面图形的面积为: dx x f x f S b

a ⎰-=)]()([下上.

③连续曲线()(()0),x y y c y d φφ

=≥==及y 及

y

轴所围成的平面图形面积为

()d c

A y dy φ=⎰

④由方程1()x y φ=与2()x y φ=以及,y c y d

==

所围成的平面图形面积为12[()()]d

c

A y y dy φφ=-⎰ 12()φφ>

例1 计算两条抛物线

2x y =与2y x =所围成的面积.

解 求解面积问题,一般需要先画一草图(图3),我们要求的是阴影部分的面积.需

要先找出交点坐标以便确定积分限,为此解方程组:⎩

⎨⎧==22

y x x y

得交点(0,0)和(1,1).选取x 为积分变量,则积分区间为]1,0[,根据公式(1) ,所求的面积为

3

1)3132()(1

03102=-=-=⎰x x x dx x x S .

一般地,求解面积问题的步骤为:

(1) 作草图,求曲线的交点,确定积分变量和积分限. (2) 写出积分公式. (3) 计算定积分.

例2 计算抛物线y 2=2x 与直线y =x -4所围成的图形的面积. 解 (1)画图.

(2)确定在y 轴上的投影区间: [-2, 4]. (3)确定左右曲线: 4)( ,21)(2+==y y y y 右左ϕϕ.

(4)计算积分

⎰--+=4

22)214(dy y y S 18]61421[42

32=-+=-y y y .

例3 求在区间[

21,2 ]上连续曲线 y=ln x ,x 轴及二直线 x =2

1

,与x = 2所围成平面区域(如图2)的面积 。

解:已知在[

2

1

,2 ]上,ln x ≤ 0 ; 在区间 [ 1 , 2 ]上,ln x ≥0 ,则此区域的面积为:

A =

dx x ⎰

2

2

1ln = dx x ⎰-22

1ln + dx x ⎰2

1

ln

= 2

11

)ln (x x x --+ 1

2

)ln (x x x -

=

2

1

2ln 23- . 例4 求抛物线 y 2

=x 与x-2y-3=0所围成的平面图形(图 3)的面积 A 。

解: 该平面图形如图所示.先求出抛物线与直线的交点P(1 ,-1)与Q (9,3).用x=1把图形分为左、右两部分,应用公式(1)分别求的它们的面积为:

[

]

⎰-

-=1

1

)(dx x x A =⎰

1

2dx x =3

4 .

⎰--

=9

1

2)23(dx x x A =

328

. 所以3

3221=

+=A A A . 本题也可把抛物线方程和直线方程改写成:

x=y 2

=g 1(y), x=2y+3=)(2y g 2(y), y ∈[-1 ,3].

并改取积分变量为y ,便得:

A=

--3

1

12)]()([dy y g y g =⎰--+3

1

2)32(dy y y =

3

32 .

例5 求由两条曲线y=x 2

,y=4

2

x 和直线y=1围成的平面区域(如图5)的面

积.

解法一:此区域关于y 轴对称,其面积是第一象限那部分面积的二倍。在第

一象限中,直线y=1与曲线y=x 2

与y=4

2

x 的交点分别是(1,1)与(2,1).

此区域的面积为:

⎰⎰⎰

-+=1

21

2

22

)4(2dx x dx dx x A 3

4= . 解法二:将y 轴看作是自变数。在第一象限的那部分区域是由曲线 y x =, y x 2= 和

直线y=1所围成(y 作自变数)。此区域的面积为:

⎰⎰

=-=10

1

2)2(2dy y dy y y A 3

4

=

例6 求下列曲线所围成的图形的面积 (1)抛物线 2

2

x

y =

与直线42=-y x , (2)圆 ax y x 22

2

=+.

解 (1)先画图,如图所示,

并由方程⎪⎩⎪⎨⎧=-=

4

222y x x y ,

求出交点为(2,1-),(8,2). 解一 取y 为积分变量,y 的变化区间为[1-,2], 在区间[1-,2]上任取一子区间[y ,y +y d ], 则面积微元 A d =y y y d )242(2

-+, 则所求面积为

A =

--+21

2d )242(y y y = (3

23

24y y y -

+)21

-=9.

解二 取x 为积分变量,x 的变化区间 为[0,8],由图知,若在此区间上任取子区间, 需分成[0,2],[2,8]两部分完成.

在区间[0,2]上任取一子区间[x ,x +x d ], 则面积微元 A d 1=x x

d ]2

2

[, 在区间[2,8]上任取一子区间[x ,x +x d ],

y

图4

则面积微元 A d 2=[)4(2

1

2--x x ]x d , 于是得

A =A 1+A 2 A =⎰2

0d 2

2

x x

+A x x

x d )22

2(

82

+-⎰

=2

3

3

22x 20

+[23

322x 2

24

x x -+]8

2

=9 .

例7 求由曲线

x y 22=与直线4-=x y 所围成的平面图形的面积.

解 作图(图4),解方程组

⎨⎧-==422x y x

y

得两条曲线的交点坐标为(2,-2),(8,4).选取y 为积分变量,积分区间为

[-2,4].根据公式(2) ,所求的面积为 dy y y S )2

14(2

4

2

⎰--+=

4

2326142

1

-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=y y y =18

练习题解答

★ 1.求由曲线

x y =与直线x y =所围图形的面积。

思路:由于所围图形无论表达为X-型还是Y-型,解法都较简单,所以选其一做即可 解: 见图6-2-1

∵所围区域D 表达为X-型:⎩⎨

⎧<<<

⎨⎧<<<

0)

∴⎰-=

1

)(dx x x S D 61

)2132(1

22

3

=-=x x

(⎰

=

-=

1

26

1

)(dy y y S D ) ★

2.求在区间[0,π/2]上,曲线x y sin =与直线0=x 、1=y 所围图形的面积

解:见图6-2-2 ∵

所围区域D 表达为X-型:

⎪⎩⎪⎨⎧<<<

<1

s i n 20y x x π, (或D 达为Y-型:⎩⎨

⎧<<<

x y arcsin 01

0)

∴12

)cos ()sin 1(2020

-=

+=-=

π

π

π

x x dx x S D

( 12

arcsin 1

-=

=

π

ydy S D )

★★3.求由曲线

x y =2与42+-=x y 所围图形的面积

思路:由于所围图形表达为Y-型时解法较简单,所以用Y-型做 解:见图6-2-3

∵两条曲线的交点:⎩⎨⎧±==⇒⎩

⎨⎧+-==22

422y x x y x y ,

∴所围区域D 表达为Y-型:⎩⎨

⎧-<<<<-2

2

422y

x y y ,

∴23

16

)32

4()4(2

2

32

222=

-=--=

-

-

y y dy y y S D (由于图形关于X 轴对称,所以也可以解为:

2316

)324(2)4(22

32

22=-=--=⎰

y y dy y y S D )

4.求由曲线x

y 1

=

与直线x y =及2=x 所围图形的面积 思路:由于所围图形表达为X-型,解法较简单,所以用X-型做 解:见图6-2-5 两条曲线x

y 1

=

和x y =的交点为(1,1)、(-1,-1),又这两条线和2=x 分别交于

2

1

,2(、2) ,2(

∴所围区域D 表达为X-型:⎪⎩⎪⎨⎧<<<

x 1

21, ∴

2

2

21

1

113

()(ln )ln 222D S x dx x x x =-=-=-⎰

5.抛物线

x y 22=分圆822=+y x 的面积为两部分,求这两部分的面积

思路:所围图形关于X 轴对称,而且在第一象限内的图形表达为Y-型时,解法较简单 解:见图6-2-6,设阴影部分的面积为1D S ,剩余面积为2D S

∵两条曲线x y 22

=、82

2

=+y x 的交于

(2,2)±(舍去4-=x 的解),

∴所围区域1D 表达为

Y-型:

⎪⎩⎪⎨⎧-<<<<-22

82

22y x y y ;

又图形关于x 轴对称, ∴

3

42342(2)68(228(22

03202

20221

+=-+=--=--=⎰⎰ππy y dy y y S D

(其中

22

2cos 18cos 22cos 2284

4

sin 222

2

+=+=⨯=

-⎰

⎰⎰

=πππ

dt t

tdt t dy

y t

y ) ∴3

4634282-=-

-=πππD S ★★★7.求由曲线

x e y =、x e y -=与直线1=x 所围图形的面积

思路:由于所围图形表达为X-型时,解法较简单,所以用X-型做

解:见图6-2-7

∵两条曲线x

e y =和x

e y -=的交点为(0,1),又这两条线和1=x 分别交于

) ,1(e 和) ,1(1-e ∴所围区域D 表达为X-型:⎩⎨⎧<<<<-x

x e

y e x 1

0, ∴2)()(110

1

-+=+=-=

---⎰

e e e e dx e e S x x x x D

★★★8.求由曲线

x y ln =与直线a y ln =及b y ln =所围图形的面积)0(>>a b

思路:由于所围图形表达为Y-型时,解法较简单,所以用Y-型做 解:见图6-2-8

∵在x ln 的定义域范围内所围区域D :⎩⎨

⎧<<<

e

x b

y a 0ln ln , ∴a b e dy e S b a

y

b

a

y D -===

ln ln ln ln

★★★9.求通过(0,0),(1,2)的抛物线,要求它具有以下性质:(1)它的对称轴平行

于y 轴,且向下弯;(2)它与x 轴所围图形面积最小

解:由于抛物线的对称轴平行于y 轴,又过(0,0),所以可设抛物线方程为bx ax y +=2

(由于下弯,所以0

,得到2=+b a ,因此

x a ax y )2(2-+=

该抛物线和X 轴的交点为0=x 和a

a x 2

-=

, ∴所围区域D :2200(2)a x a

y ax a x

-⎧

<<⎪

⎨⎪<<+-⎩ ∴2

32

2

32

2

6)2()

223(])2([a a x a x a dx x a ax S a

a a a D -=-+=-+=

--⎰

)4()2(6

1)]2()2()2(3[61)(233322+-=-⨯-+-⨯='

---a a a a a a a a S D

得到唯一极值点:4-=a ,∴所求抛物线为: x x y 642

+-=

★★★★10.求位于曲线

x e y =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

思路:先求切线方程,再作出所求区域图形,然后根据图形特点,选择积分区域表达类型 解:x

e y =⇒x

e y =',∴在任一点0x x =处的切线方程为)(000

x x e e

y x x -=-

而过(0,0)的切线方程就为:)1(-=-x e e y ,即ex y = 所求图形区域为21D D D =, X-型下的1D :⎩⎨

⎧<<<<∞-x e y x 00,2D :⎩⎨⎧<<<

e

y ex x 1

0 ∴2

22

)(1

211

e e e x e

e

dx ex e dx e S x x x D =-

=-=-+=

-∞

-⎰⎰

11.设直线y=ax 与抛物线2y x =所围成的面积为1s ,它们与直线x=1所围成的

图形面积为2s ,并且a<1.确定a 的值,使12s s +达到最小,并求出最小值。

解:(1) 当0< a<1时,1

2

230111

()().323a a

s ax x dx x ax dx a a =-+-=-+⎰⎰

1

2

220

1()()0,0,2a

a

s ax x dx x ax dx a a s '''=-+-=-

===>⎰⎰得

26s s =是极小值即最小值,其值为 当0a ≤时,0

1

2

230

111()().623a s ax x dx x ax dx a a =-+-=--+⎰⎰

2111

0,0.223

s a s a s '=--<=单调减少,故时,取最小值,此时s=

2.求变力做功的方法

1、有一弹簧,假定被压缩0.5cm 时需用力1N (牛顿),现弹簧在外力的作用下 被压缩3cm ,求外力所做的功.

解 根据胡克定理,在一定的弹性范围内,将弹簧拉伸(或压缩)所需的力F 与伸长量(压缩量)x 成正比,即

F =k x (0>k 为弹性系数)

按假设 当 x =0.005m 时 ,F =1N , 代入上式得 k =2N/m,即有

F =200x ,

所以取x 为积分变量,x 的变化区间为[0,0.03], 功微元为 W d =)(x F x d =200x x d ,

于是弹簧被压缩了3cm 时,外力所做的功为 W =x x d 20003.00

=03

.00

2)100(x =0.09(J ).

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年 级 高二 学科 数学 内容标题 定积分的计算 编稿老师 马利军 一、教学目标: 1. 理解定积分的基本概念并能利用定积分的几何意义解决一些简单的积分计算问题. 2. 理解微积分的基本定理,并会用定积分公式解决简单函数的定积分问题. 二、知识要点分析 1. 定积分的概念:函数)(x f 在区间[a ,b ]上的定积分表示为:? b a dx x f )( 2. 定积分的几何意义: (1)当函数f (x )在区间[a ,b]上恒为正时,定积分 ? b a dx x f )(的几何意义是:y=f (x )与x=a ,x=b 及x 轴围成的曲边梯形面积,在一般情形下. ? b a dx x f )(的几何意义是介 于x 轴、函数f (x )的图象、以及直线x=a ,x=b 之间的各部分的面积代数和,在x 轴上方的面积取正号,x 轴下方的面积取负号. 在图(1)中:0s dx )x (f b a >=? ,在图(2)中:0s dx )x (f b a <=? ,在图(3)中:dx )x (f b a ? 表示函数y=f (x )图象及直线x=a ,x=b 、x 轴围成的面积的代数和. 注:函数y=f (x )图象与x 轴及直线x=a ,x=b 围成的面积不一定等于? b a dx x f )(,仅 当在区间[a ,b]上f (x )恒正时,其面积才等于 ? b a dx x f )(. 3. 定积分的性质,(设函数f (x ),g (x )在区间[a ,b ]上可积) (1)???±=±b a b a b a dx )x (g dx )x (f dx )]x (g )x (f [ (2)??=b a b a dx x f k dx x kf )()(,(k 为常数) (3) ?? ?+=b c b a c a dx x f dx x f dx x f )()()( (4)若在区间[a ,b ]上,? ≥≥b a dx x f x f 0)(,0)(则

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8.∫01e x dx与∫01e x dx相比有关系式() x x dx x dx x dx 9.若a=,b=,则a与b的关系是() 10.的值是() .C D.11.若f(x)=(e为自然对数的底数),则=() . +e2﹣e +e C ﹣e2+e D 12.已知f(x)=2﹣|x|,则() 2 14.积分=() .C 15.已知函数的图象与x轴所围成图形的面积为()

C D 3 .C D. 18.图中,阴影部分的面积是() 19.如图中阴影部分的面积是() .C D. 20.曲线与坐标轴围成的面积是() .C D. 21.如图,点P(3a,a)是反比例函y=(k>0)与⊙O的一个交点,图中阴影部分的面积为10π,则反比例函数的解析式为() y=

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(完整版)§定积分的应用习题与答案

第六章 定积分的应用 (A ) 1、求由下列各曲线所围成的图形的面积 1)2 2 1x y =与822=+y x (两部分都要计算) 2)x y 1 =与直线x y =及2=x 3)x e y =,x e y -=与直线1=x 4)θρcos 2a = 5)t a x 3 cos =,t a y 3 sin = 1、求由摆线()t t a x sin -=,()t a y cos 1-=的一拱()π20≤≤t 与横轴所围成的图形的 面积 2、求对数螺线θ ρae =()πθπ≤≤-及射线πθ=所围成的图形的面积

3、求由曲线x y sin =和它在2 π= x 处的切线以及直线π=x 所围成的图形的面积和它绕 x 轴旋转而成的旋转体的体积 4、由3 x y =,2=x ,0=y 所围成的图形,分别绕x 轴及y 轴旋转,计算所得两旋转体 的体积 5、计算底面是半径为R 的圆,而垂直于底面上一条固定直径的所有截面都是等边三角形 的立体体积 6、计算曲线()x y -=33 3 上对应于31≤≤x 的一段弧的长度 7、计算星形线t a x 3 cos =,t a y 3 sin =的全长 8、由实验知道,弹簧在拉伸过程中,需要的力→ F (单位:N )与伸长量S (单位:cm )

成正比,即:kS =→ F (k 是比例常数),如果把弹簧内原长拉伸6cm , 计算所作的功 9、一物体按规律3 ct x =作直线运动,介质的阻力与速度的平方成正比,计算物体由0 =x 移到a x =时,克服介质阻力所作的功 10、 设一锥形储水池,深15m ,口径20m ,盛满水,将水吸尽,问要作多少功? 11、 有一等腰梯形闸门,它的两条底边各长10cm 和6cm ,高为20cm ,较长的底边与 水面相齐,计算闸门的一侧所受的水压力 12、 设有一长度为λ,线密度为u 的均匀的直棒,在与棒的一端垂直距离为a 单位处 有一质量为m 的质点M ,试求这细棒对质点M 的引力 (B) 1、设由抛物线()022 >=p px y 与直线p y x 2 3 = + 所围成的平面图形为D 1) 求D 的面积S ;2)将D 绕y 轴旋转一周所得旋转体的体积

高中数学第四章定积分3定积分的简单应用教材习题点拨北师大版选修2-2

高中数学 第四章 定积分 3 定积分的简单应用教材习题点拨 北师 大版选修2-2 练习(P 85) 1.解:(1)定积分?01e x dx 中,被积函数为y=e x . 被积函数的一个原函数为y=e x , 由牛顿—莱布尼茨公式可得?01e x dx=e x |1 =e 1-e 0=e-1. (2)定积分?ππ2 cosxdx 中,被积函数为y=cosx. 被积函数的一个原函数为y=sinx, 由牛顿—莱布尼茨公式可得?π π 2cosxdx=sinx |2ππ=sinπ-sin 2 π=-1. (3)定积分?01x 3dx 中,被积函数为y=x 3 . 被积函数的一个原函数为y=4 1x 4, 由牛顿—莱布尼茨公式可得?01x 3dx=41x 4|10=41×14-41×04=4 1. 2.解:(1)导函数为y′=(x 2)′=2x,?012xdx=x 2|1 =12-02=1; (2)导函数为y′=(x 2+5)′=2x,?012xdx=(x 2+5)|10=(12+5)-(02 +5)=1; (3)导函数为y′=(x 2-π)′=2x,?0 12xdx=(x 2-π)|10=(12-π)-(02-π)=1; (4)导函数为y′=(x 2-a)′=2x,?012xdx=(x 2-a)|10=(12-a)-(02 -a)=1. 3.解:(1)定积分?01 (x 3-1)dx 中,被积函数为y=x 3-1. 被积函数的一个原函数为y=4 1x 4-x,

由牛顿—莱布尼茨公式可得?01(x 3-1)dx=(41x 4-x)|10=(41×14-1)-(41×04-0)= 4 3-. (2)定积分?24x 1dx 中,被积函数为y=x 1. 被积函数的一个原函数为y=ln|x|, 由牛顿—莱布尼兹公式可得?24x 1dx=ln|x||42=ln4-ln2=ln2. (3)定积分?4 0π x 2cos 1dx 中,被积函数为y=x 2cos 1. 被积函数的一个原函数为y=tanx, 由牛顿—莱布尼茨公式可得 ?40π0x 2cos 1dx=tanx |40π=tan 4π-tan0=1. 习题42(P 85) 1.解:?01x e 21dx=21x e 21|10=2121e -21e 0=2121e -21. 2.解:?01f(x)dx=11+x |10=111+101+-=-2 1. 3.解:?0 πf(x)dx=sinxcosx |0π=sinπcosπ-sin0cos0=0. 4.解:(1)(sinx)′=cosx,(sinx+2)′=cosx,(sinx+c)′=cosx. (2)?2 0πcosxdx=sinx |20π=sin 2 π-sin0=1. 5.解:(1)f(x)=1+2x 的一个原函数是F(x)=x+x 2,所以f(x)=1+2x 在区间[0,1]上的定积分为 ?01f(x)dx=?01(1+2x)dx=(x+x 2) |1 =(1+12)-(0+02)=2. (2)f(x)=3sinx+cosx 的一个原函数是F(x)=-3cosx+sinx,所以f(x)=3sinx+cosx 在区间[0,1]上的定积分为?01f(x)dx=?01(3sinx+cosx)dx=(-3cosx+sinx)|1 0=(-3cos1+sin1)-(-3cos0+sin0) =-3cos1+sin1+3. 6.解:(1)函数y=2x-7的一个原函数为F(x)=x 2-7x, 所以?01(2x-7)dx=(x 2-7x)|10=(12-7×1)-(02 -7×0)=-6.

定积分在高考中的常见题型

定积分在高考中的常见题型解法 贵州省印江一中(555200) 王代鸿 定积分作为导数的后续课程,与导数运算互为逆运算,也是微积 分基本概念之一,同时为大学数学分析打下基础。从高考题中来看,定积分是高考命题的一种新方向,在高考复习中要求学生了解定积分的定义,几何意义,掌握解决问题的方法。 一、利用微积分基本定理求定积分 1、微积分基本定理:一般地,如果)(x f 是区间[]b a ,上的连续函数,并且)()(x f x F =',那么?-=b a b F a F dx X f )()()(.这个结论叫做微积分基本 定理(又叫牛顿-莱布尼兹公式)。 2、例题讲义 例1、计算?+e dx x x 1)21( 解:因为 x x x x 21 )ln 2+='+( 所以?+e dx x x 1)21(=22212)11(ln )(ln |ln e e e x x e =+-+=+)( 【解题关键】:计算?b a dx X f )(的关键是找到满足)()(x f x F ='的函数 )(x F 。 跟踪训练:1计算?+2 0)cos (π dx x e x 二、利用定积分的几何意义求定积分。 1、定积分的几何意义 :设函数y=f(x)在 []b a ,上y=f(x)非负、连续,由直线x=a,x=b,

y=0及曲线y=f(x) 所围成的曲边梯形面积 S=?b a dx X f )( 2、例题讲义: 例2、求由曲线12+=x y ,直线2y x =-及y 轴所围成的图形的面积S 等于=___________ 解: 联立方程组 (如图所示) ? ??-=+=11x y x y 解得???==34y x S =BCD OBCE AOB S S S 曲边梯形曲边梯形++? =dx x x dx x )1(11112 14210--++++????)()( = 412231023|)22 132(|)3221x x x x x +-+++( =3 8 【解题关键】:将曲边梯形进行分割成几个容易求面积的图形,再求 面积和 例3、求dx x ?+402)2-4( 的值 解:令)0()2(42≥+-=y x y 则有)0()2(42 2≥+-=y x y 及)()(04222≥=++y y x 右图所以π22 1)2-1402==+?A S dx x 圆( 【解题关键】:将被积函数转化为熟悉的曲线方程,利用曲线图形的 特点求其定积分。

高考定积分练习题

高考定积分应用常见题型大全含答案 一.选择题共21小题 1.2012福建如图所示,在边长为1的正方形OABC中任取一点P,则点P恰好取自阴影部分的概率 C A.B.C.D. 解答:解:根据题意,正方形OABC的面积为1×1=1, 而阴影部分由函数y=x与y=围成,其面积为∫01﹣xdx=﹣|01=, 则正方形OABC中任取一点P,点P 取自阴影部分的概率为=; 2.2010山东由曲线y=x2,y=x3围成的封闭图形面积为 A A.B.C.D. 解答:解:由题意得,两曲线的交点坐标是1,1,0,0故积分区间是0,1 所求封闭图形的面积为∫01x2﹣x3dx═, 3.设fx=,函数图象与x轴围成封闭区域的面积为A.B.C.D. 解答:根据定积分,得所围成的封闭区域的面积S=故选C 4.定积分的值为 A.B.3+ln2 C.3﹣ln2 D.6+ln2 解答:解:=x2+lnx|12=22+ln2﹣12+ln1=3+ln2 故选B.5.如图所示,曲线y=x2和曲线y=围成一个叶形图阴影部分,其面积是 A.1B.C.D.

解答:解:联立得, 解得或, 设曲线与直线围成的面积为S, 则S=∫01﹣x2dx=故选:C 6.= A.πB.2C.﹣πD.4 解答:解:∵ x2++sinx′=x+cosx, ∴x+cosxdx = x2+sinx =2.故答案为:B 7.若a=,b=,则a与b的关系是 A.a<b B.a>b C.a=b D.a+b=0 解答:解:∵a==﹣cosx=﹣cos2﹣﹣cos=﹣cos2≈﹣°=°, b==sinx=sin1﹣sin0=sin1≈°, ∴b>a.故选A. 8.的值是 A.B.C.D. 解答:解;积分所表示的几何意义是以1,0为圆心,1为半径第一象限内圆弧与抛物线y=x2在第一象限的部分坐标轴围成的面积, 故只需求出圆的面积乘以四分之一与抛物线在第一象限的部分与x轴和直线x=1围成

典型例题:定积分的简单应用

定积分的简单应用 定积分是高中新增的数学的内容,是高等数学的基础。它在初等数学中有着广泛的应用。下面举例说明如下,供同学们学习时参考。 一.求函数表达式 例1设)(x f 连续,且⎰+=1 )(2)(dt t f x x f ,求)(x f 解:记 ⎰=1 0)(dt t f a ,则a x x f 2)(+= 两端积分得:⎰⎰+= +=1 1 221 )2()(a dx a x dx x f a a 221+= , 21 -=a 1)(-=∴x x f 。 二、计算平面图形的面积 例2计算正弦曲线y=sin 在[0,]上与轴所围成的平面 图形的面积。 解: 。 例3求曲线22)2(,-==x y x y 与x 轴围成的平面图形的面积

解:如图,由⎪⎩⎪⎨⎧-==,)2(,22 x y x y 得两曲线交点(1,1) 取x 为积分变量,]2,0[∈x , 所求面积 3 2 3 )2(3d )2(d 2 1 31 032 12 1 02= -+ =-+=⎰⎰x x x x x x A 三、平行截面面积为已知的立体体积 例4曲线()1522=-+y x 绕x 轴旋转一周,求旋转体的体积。 解:⎰--+=1 1222)15(dx x V π,⎰--=1 1221)15(dx x V π 12V V V -=⎰--+=1 1 22)15(dx x π⎰----1 1 22)15(x π 211 2102 20120ππ ππ=⋅ =-=⎰ -dx x 四、求旋转体的体积 例5求底圆半径为r ,高为h 的圆锥体的体积。 解:建立如右图坐标系,则圆锥体可看成是由直线 ,x h r y =h x =及x 轴所围成三角形绕x 轴旋转一 周而成,故圆锥体体积 h r x h r x x h r V h h 20 03 222π3 1 3πd )(π=⋅ ==⎰ 五、求函数利润问题 例6 O x y 2 2)2(-=x y 2x y = x y O ),(r h 2 15x y -+=2 15x y --=

高考数学新课标定积分应用例题习题及详解

图3 定积分应用 1、直角坐标系下平面图形面积的计算 ①连续曲线()(()0),y f x f x x a x b = ≥==及及x 轴所围成的平面图形面 积为()b a A f x dx =⎰ ②设平面图形由上下两条曲线y f 上(x )及y f 下(x )及左右两条 直线x a 及x b 所围成 则面积元素为[f 上(x ) f 下(x )]dx 于是平面图形的面积为: dx x f x f S b a ⎰-=)]()([下上 ③连续曲线()(()0),x y y c y d φφ=≥==及y 及y 轴所围成的平面图形面 积为()d c A y dy φ=⎰ ④由方程1()x y φ=及2()x y φ=以及,y c y d ==所围成的平面图形面积 为12[()()]d c A y y dy φφ=-⎰ 12()φφ> 例1 计算两条抛物线2x y =及2y x =所围成的面积. 解 求解面积问题,一般需要先画一草图(图3),我们要求的是阴影部分的面积.需要先找出交点坐标以便确定积分限,为 此解方程组:⎩ ⎨⎧==22 y x x y 得交点(0,0)和(1,1).选取x 为积分变量,则积分区间为]1,0[, 根据公式(1) ,所求的面积为 一般 地,求解面积问题的步骤为: (1) 作草图,求曲线的交点, 确定积分变量和积分限. (2) 写出积分公式. (3) 计算定积分. 例2 计算抛物线y 2 2x 及直线 y x 4所围成的图形的面积 解 (1)画图

(2)确定在y 轴上的投影区间: [2 4] (3)确定左右曲线4 )( ,2 1)(2+==y y y y 右左ϕϕ (4)计算积分 例3 求在区间[2 1,2 ]上连续曲线 y=ln x ,x 轴及二直线 x =2 1, 及x = 2所围成平面区域(如图2)的面积 。 解:已知在[2 1,2 ]上,ln x ≤ 0 ; 在 区间 [ 1 , 2 ]上,ln x ≥0 ,则此区域的面积为: A = dx x ⎰2 2 1 ln = dx x ⎰-22 1ln + dx x ⎰2 1 ln 例4 求抛物线 y 2 =x 及x-2y-3=0所围成的平面图形(图 3)的面积 A 。 解: 该平面图形如图所示.先求出抛物线及直线的交点P(1 ,-1)及Q (9,3).用x=1把图形分为左、右两部分,应用公式(1)分别求的它们的面积为: 所以3 32 21= +=A A A . 本题也可把抛物线方程和直线方程改写成: x=y 2 =g 1(y), x=2y+3=)(2y g 2(y), y ∈[-1 ,3].

高考数学人教版理科 定积分与微积分基本定理习题 含解析

课时作业18 定积分与微积分基本定理 一、选择题 1.定积分⎠⎛0 1(3x +e x )d x 的值为( D ) A .e +1 B .e C .e -1 2 D .e +1 2 解析:⎠⎛ 1(3x +e x )d x =⎝ ⎛⎭ ⎪⎫32x 2+e x |10 =32+e -1=e +1 2. 2.若f (x )=⎩ ⎪⎨⎪⎧ x 3+sin x ,-1≤x ≤1, 3,1c >b B .b >a >c C .a >b >c D .c >b >a 解析:依题意得,a =2 -1 3 ,b =3-12 ,c =-14cos x|π 0=12 ,所以a 6 =2-2 =14,b 6=3-3=127,c 6 =(12)6=164,则a >b >c .选C. 4.若⎠⎛0 1(x 2+mx )d x =0,则实数m 的值为( B )

A .-13 B .-23 C .-1 D .-2 解析:由题意知0(x 2+mx )d x =⎝ ⎛⎭⎪⎫x 33+mx 22|10=13+m 2 =0,解得m = -2 3. 5.由曲线y =x ,直线y =x -2及y 轴所围成的图形的面积为( C ) A.10 3 B .4 C.16 3 D .6 解析:作出曲线y =x 和直线y =x -2的草图(如图所示),所求面积为阴影部分的面积. 由⎩⎪⎨⎪⎧ y =x ,y =x -2 得交点A (4,2). 因此y =x 与y =x -2及y 轴所围成的图形的面积为⎠⎛0 4 [x -(x -2)]d x =⎠⎛0 4 (x -x +2)d x

高数定积分例题及详解(一)

高数定积分例题及详解(一) 高数定积分例题及详解 1. 问题描述 假设有一个曲线y = f(x),我们想要求解由该曲线与x 轴所围成的面积。那么我们可以使用定积分来解决这个问题。 2. 定积分的含义 定积分是微积分中的一个重要概念,它表示曲线与坐标轴之间的 面积。我们可以用∫f b a (x )dx 来表示一个函数f(x)在[a, b]区间上的定 积分。 3. 定积分的计算方法 计算定积分的一种常用方法是使用原函数的不定积分。假设F(x)是f(x)的一个原函数,那么根据牛顿-莱布尼兹公式,我们可以得到∫f b a (x )dx =F (b )−F (a )。 4. 例题1 假设有一个函数f(x) = x^2,在区间[0, 3]上求该函数与x 轴所围成的面积。 解答: 首先,我们可以计算出函数f(x)的原函数F(x) = 1/3x^3。 然后,根据牛顿-莱布尼兹公式,我们可以得到∫x 230dx =13x 3|03。 代

入数值后,我们得到∫x 230dx =13(33−03)=273=9。 因此,函数f(x) 在区间[0, 3]上与x 轴所围成的面积为9。 5. 例题2 假设有一个函数f(x) = 2x ,在区间[0, 5]上求该函数与x 轴所 围成的面积。 解答: 首先,我们可以计算出函数f(x)的原函数F(x) = x^2。 然后,根据牛顿-莱布尼兹公式,我们可以得到∫25 xdx =x 2|05。 代入数值后,我们得到∫250xdx =52−02=25。 因此,函数f(x)在区间[0, 5]上与x 轴所围成的面积为25。 6. 总结 定积分是一种求解曲线与坐标轴之间面积的方法。通过计算函数 的原函数值,我们可以轻松地求解定积分。在实际问题中,定积分可以帮助我们计算曲线的面积、质量、总和等。掌握了定积分的计算方法,我们可以更好地理解函数与曲线之间的关系。 7. 例题3 假设有一个函数f(x) = sin(x),在区间[0, π/2]上求该函数与 x 轴所围成的面积。 解答: 由于函数sin(x)在[0, π/2]上是一个正函数,且随着x 的增大而增大,因此与x 轴所围成的面积可以直接通过定积分来计算。 我们可以得到∫s π/20in (x )dx =−cos (x )|0π/2 。

高三数学积分试题答案及解析

高三数学积分试题答案及解析 1.如图是函数在一个周期内的图象,则阴影部分的面积是() A.B.C.D. 【答案】B 【解析】由已知函数的周期为,知图中阴影的最右的端点坐标为,故阴 影部分的面积 ,故选B. 【考点】定积分. 2.A、B两地相距1千米,B、C两地相距3千米,甲从A地出发,经过B前往C地,乙同时从 B地出发,前往C地.甲、乙的速度关于时间的关系式分别为和(单位:千米/小时).甲、乙从起点到终点的过程中,给出下列描述: ①出发后1小时,甲还没追上乙②出发后1小时,甲乙相距最远 ③甲追上乙后,又被乙追上,乙先到达C地④甲追上乙后,先到达C地 其中正确的是.(请填上所有描述正确的序号) 【答案】④ 【解析】经过小时,甲乙走过的路程分别为,, 令,,所以甲先到达; 令,设… 【考点】积分的运算. 3.[2014·豫北联考]计算定积分dx=________. 【答案】π 【解析】dx表示圆x2+y2=22与x=0,x=2,y=0围成的图形的面积.根据定积分的 几何意义,得dx=π. 4.如图所示,在边长为1的正方形OABC中任取一点P,则点P恰好取自阴影部分的概率为() A.B. C.D.

【答案】 【解析】由图可知阴影部分面积由几何概型可知概率为. 选. 【考点】定积分的应用,几何概型. 5.直线l过抛物线C:x2=4y的焦点且与y轴垂直,则l与C所围成的图形的面积等于()A.B.2C.D. 【答案】C 【解析】抛物线x2=4y的焦点坐标为(0,1), ∵直线l过抛物线C:x2=4y的焦点且与y轴垂直, ∴直线l的方程为y=1, 由,可得交点的横坐标分别为﹣2,2. ∴直线l与抛物线围成的封闭图形面积为=( x﹣)|=. 故选C. 6.由直线与曲线y=cosx所围成的封闭图形的面积为() A.B.1C.D. 【答案】D 【解析】由定积分可求得阴影部分的面积为 S=cosxdx==﹣(﹣)=, 所以围成的封闭图形的面积是. 故选D. 7.已知二次函数的图象如图所示,则它与轴所围图形的面积为()

2021版高中数学必做黄金100题30定积分求值及求曲边多边形的面积【理】题(解析版)

第30题 定积分求值及求曲边多边形的面积【理】 【答案】 40 3 . 【解析】解法一:作出直线4y x =-,曲线2y x =的草图, 所求面积为图中阴影部分的面积. 解方程组4, 2y x y x =-⎧⎪⎨ =⎪⎩ 得直线4y x =-与曲线2y x = 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 ()()4 88 120 444 8 8 332 22 4 4 2d 2d 4d 22 22 1404.3 3 23S S S x x x x x x x x x ⎡⎤ =+=+--⎢⎥⎣⎦ =+ - -=⎰⎰⎰

【2015年高考陕西理16】如图,一横截面为等腰梯形的水渠,因泥沙沉积,导致水渠截面边界呈抛物线型(图中虚线表示),则原始的最大流量与当前最大流量的比值为. 【答案】1.2 【解析】建立空间直角坐标系,如图所示:【命题意图】这类题主要考查定积分几何意义与运算能力.定积分的几何意义体现数形结合的典型示范,既考查微积分的基本思想又考查了学生的作图、识图能力以及运算能力. 【考试方向】这类试题在考查题型上,通常以选择题或填空题的形式出现,难度中等偏易. 【学科素养】数学运算、直观想象

原始的最大流量是()1 1010222162⨯+-⨯⨯=,设抛物线的方 程为2 2x py =(0p >),因为该抛物线过点()5,2,所以 2225p ⨯=,解得254p = ,所以2252x y =,即2 225 y x =, 所 以当前最 大流量是 ()()5 3235 35 522222225525525757575x dx x x --⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎡ ⎤-=-=⨯-⨯-⨯--⨯-= ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎰,故原始的最大流量与当前最大流量的比值是 16 1.2403 =. 考点一 相关术语: 对于定积分 ()d b a f x x ⎰ (1),:a b 称为积分上下限,其中a b ≥; (2)()f x :称为被积函数; (3)d x :称为微分符号,当被积函数含参数时,微分符号可以体现函数的自变量是哪个,例如: ()2 b a x tx dx +⎰中的被积函数为()2 f x x tx =+,而 ()2 b a x tx dt +⎰的被积函数为()2f t xt x =+. 考点二 ()b a f x dx ⎰定积分 的几何意义: 表示函数()f x 与x 轴,,x a x b ==围成的面积(x 轴上方部分为正,x 轴下方部分为负)和,所以只有当()f x 图像在[],a b 完全位于x 轴上方时, ()b a f x dx ⎰ 才表示面积.()b a f x dx ⎰可表示数()f x 与x 轴,,x a x b ==围成的面积的总和,但是在求定积分时,需要拆掉绝对值分段求解

高三数学积分试题答案及解析

高三数学积分试题答案及解析 1.如图所示,在边长为1的正方形OABC中任取一点P,则点P恰好取自阴影部分的概率为 () A.B.C.D. 【答案】C 【解析】由题意知,这是一个几何概型概率的计算问题.正方形的面积为,阴影部分的面积为 ,故选. 【考点】1.定积分的应用;2.几何概型. 2.如图,在边长为(为自然对数的底数)的正方形中随机撒一粒黄豆,则他落到阴影部分的概率为______. 【答案】 【解析】由对数函数与指数函数的对称性,可得两块阴影部分的面积相同. .所以落到阴影部分的概率为. 【考点】1.几何概型.2.定积分. 3.二项式()的展开式的第二项的系数为,则的值为( ) A.B.C.或D.或 【答案】A 【解析】∵展开式的第二项的系数为,∴,∴,∵,∴,当时,. 【考点】二项式定理、积分的运算. 4. [2013·江西高考]若S 1=,S 2 =,S 3 =,则S 1 ,S 2 ,S 3 的大小关系为() A.S 1

【答案】B 【解析】S 1 ==x3=, S 2 ==lnx=ln2, S 3 ==e x=e2-e=e(e-1)>e>, 所以S 2

第05章_定积分及其应用习题详解.docx

第五章定积分及其应用 习题5—1 1.如何表述定积分的几何意义?根据定积分的几何意义推出下列积分的值: (1) £(2) LR2一、2血; (3) j* cosxdx; (4) j^Jx|dx. 解:若x G [a, b\时,/(x) > 0, /(x)dx几何上表示由曲线y = /(x),直线i =。,x = b及尤轴所围成平面图形的面积.若x G \a,b]时,/(x)<0,则,/(x)dx在几何上表示由曲线y = /(x),直线x = a,x = b及x轴所围平面图形面积的负值. (1)[产& = (-A) + A = 0 ; (2)^R2-x2dx = A2=; (3) | cos xdx —+ (——+ (—— ) = 0; (4)£|x|d.r = 2A6 =2-|-l-l = l. 2.设物体以速度v = 2t + l作直线运动,用定积分表示时间f从0到5该物体移动的路程S . 解:s =「(2r + l)dz. J o 3.用定积分的定义计算定积分f cdx,其中c为一定常数. Ja 解:任取分a = x Q

4.利用定积分定义计算\x2dx.

高中数学人教A版选修2-2学案:第一章 1.7 定积分的简单应用含解析

定积分的简单应用 预习课本P56~59,思考并完成下列问题 (1)利用定积分求平面图形的面积时,需要知道哪些条件? (2)两条曲线相交围成的平面图形能否用定积分求其面积? [新知初探] 1.定积分与平面图形面积的关系 (1)已知函数f (x )在[a ,b ]上是连续函数,由直线y =0,x =a ,x =b 与曲线y =f (x )围成的曲边梯形的面积为S . f (x )的符号 平面图形的面积与定积分的关系 f (x )≥0 S =⎠⎛a b f (x )d x f (x )<0 S =-⎠⎛a b f (x )d x (2)一般地,如图,如果在公共的积分区间[a ,b ]上有f (x )>g (x ),那么直线x =a ,x =b 与曲线y =f (x ),y =g (x )围成的平面图形的面积为S =⎠⎛a b [f (x )-g (x )]d x . [点睛] 对于不规则平面图形面积的处理原则 定积分只能用于求曲边梯形的面积,对于非规则的曲边梯形,一般要将其分割或补形为规则的曲边梯形,再利用定积分的和与差求面积.对于分割或补形中的多边形的面积,可直接利用相关面积公式求解. 2.变速直线运动的路程 做变速直线运动的物体所经过的路程s ,等于其速度函数v =v (t )(v (t )≥0)在时间区间[a ,b ]上的定积分,即s =⎠⎛a b v (t )d t .

3.力做功 (1)恒力做功:一物体在恒力F (单位:N)的作用下做直线运动,如果物体沿着与F 相同的方向移动了s ,则力F 所做的功为W =Fs . (2)变力做功:如果物体在变力F (x )的作用下做直线运动,并且物体沿着与F (x )相同的方向从x =a 移动到x =b (a

数学选修2-2定积分的简单应用练习题含答案

数学选修2-2定积分的简单应用练习题含答案学校:__________ 班级:__________ 姓名:__________ 考号:__________ 1. 曲线y=sin x与x轴在区间[0, 2π]上所围成阴影部分的面积为() A.−4 B.−2 C.2 D.4 2. 由直线x=0,x=2,y=0和抛物线x=√1−y所围成的平面图形绕x轴旋转所得几何体的体积为() A.46 15π B.4 3 π C.16 15 π D.8 3 π 3. 由直线x=1,x=2,y=0与抛物线y=x2所围成的曲边梯形的面积为() A.1 3 B.5 3 C.7 3 D.11 3 4. 由曲线y=x2+2与y=3x,x=0,x=1所围成的平面图形的面积为() A.5 6 B.1 C.5 3 D.2 5. 曲线y=x2和y2=x所围成的平面图形绕x轴旋转一周后,所形成的旋转体的体积为() A.3π 10B.π 2 C.π 5 D.7π 10 6. 函数y=sin x,y=cos x在区间(π 4,5π 4 )内围成图形的面积为() A.√2 B.2√2 C.3√2 D.4√2 7. 一物体在力F(x)=3+e2x(x的单位:m,F的单位:N)的作用下,沿着与力F相同的方向,从x=0处运动到x=1处,力F(x)所做的功为() A.(3+e2)J B.(3+1 2e2)J C.(5 2 +1 2 e2)J D.(2+e2)J 8. 由曲线y=√x,y=x−2及x轴所围成的封闭图形的面积是() A.4 B.10 3C.16 3 D.15 4

9. 下列表示图中f(x)在区间[a, b]上的图象与x 轴围成的面积总和的式子中,正确的是 ( ) A.∫f b a (x)dx B.|∫f b a (x)dx| C.∫f c 1a (x)dx +∫f c 2c 1 (x)dx +∫f c c 2 (x)dx D.∫f c 1a (x)dx −∫f c 2c 1 (x)dx +∫f c c2(x)dx 10. 直线y =x 与曲线y =√x 3 围成的平面图形的面积是.( ) A.1 4 B.2 C.1 D.1 2 11. 设函数f(x)=ax 2+c(a ≠0),若∫f 1 0(x)dx =f(x 0),0≤x 0≤1,则x 0的值为________. 12. y =cos x 与直线x =0,x =π及x 轴围成平面区域面积为________. 13. 由曲线y =|x|,y =−|x|,x =2,x =−2合成的封闭图形绕y 轴旋转一周所得的旋转体的体积为V ,则V =________. 14. 两曲线x −y =0,y =x 2−2x 所围成的图形的面积是________. 15. 由曲线y =x 2和直线x =0,x =1,以及y =0所围成的图形面积是________. 16. 若在平面直角坐标系xOy 中将直线y =x 2与直线x =1及x 轴所围成的图形绕x 轴旋转一周 得到一个圆锥,则该圆锥的体积V 圆锥=∫π10(x 2)2dx =π12x 3|10 =π 12据此类比:将曲线 y =x 2与直线y =9所围成的图形绕y 轴旋转一周得到一个旋转体,则该旋转体的体积V =________.

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