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1、
用定積分求面積的技巧
求平面圖形的面積是定積分在幾何中的重要應(yīng)用.把求平面圖形的面積問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求定積分問(wèn)題,充分體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想.求解此類(lèi)題常常用到以下技巧.
一、巧選積分變量
求平面圖形面積時(shí),要注意選擇積分變量,以使計(jì)算簡(jiǎn)便.
例1 求拋物線與直線圍成的平面圖形的面積.
解析:如圖1,解方程組得兩曲線的變點(diǎn)為.
方法一:選取橫坐標(biāo)為積分變量,則圖中陰影部分的面積應(yīng)該是兩部分之和,即.
方法二:選取縱坐標(biāo)為積分變量,則圖中陰影部分的面積可據(jù)公式求得,即.
點(diǎn)評(píng):從上述兩種解法可以看出,對(duì)y積分比對(duì)x積分
2、計(jì)算簡(jiǎn)捷.因此,應(yīng)用定積分求平面圖形面積時(shí),積分變量的選取是至關(guān)重要的.但同時(shí)也要注意對(duì)y積分時(shí),積分函數(shù)應(yīng)是,本題須將條件中的曲線方程、直線方程化為的形式,然后求得積分.另外還要注意的是對(duì)面積而言,不管選用哪種積分變量去積分,面積是不會(huì)變的,即定積分的值不會(huì)改變.
二、巧用對(duì)稱(chēng)性
在求平面圖形面積時(shí),注意利用函數(shù)的奇偶性等所對(duì)應(yīng)曲線的對(duì)稱(chēng)性解題,也是簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程的常用手段.
例2 求由三條曲線所圍圖形的面積.
解析:如圖2,因?yàn)槭桥己瘮?shù),根據(jù)對(duì)稱(chēng)性,只算出軸右邊的圖形的面積再兩倍即可.
解方程組和得交點(diǎn)坐標(biāo).
方法一:選擇為積分變量,
則.
方法二:可以選擇y為積分變量,求解過(guò)程請(qǐng)同學(xué)們自己完成.
點(diǎn)評(píng):對(duì)稱(chēng)性的應(yīng)用和積分變量的選取都影響著計(jì)算過(guò)程的繁簡(jiǎn)程度.
三、分割計(jì)算
例3 求由拋物線及其在點(diǎn)和點(diǎn)處兩條切線所圍成的圖形的面積.
解析:由,得,
,過(guò)點(diǎn)的切線方程為;
,過(guò)點(diǎn)的切線方程為.
又可求得兩切線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為,
故所求面積.
點(diǎn)評(píng):本題求圖形的面積,適當(dāng)?shù)姆指钍顷P(guān)鍵,故求出兩切線交點(diǎn),過(guò)交點(diǎn)作x軸垂線,將圖形分割成兩部分,分別用定積分求解.同學(xué)們應(yīng)注意掌握這種分割的處理方法.