انتگرال معین (محاسبه سطح)

آخرین ویرایش: 05 اسفند 1402
دسته‌بندی: انتگرال
امتیاز:

مساحت نمودار تابع و محور طول ها و خطوط عمودی

می‌خواهیم مساحت بین نمودار تابع y=fx، محور xها و خطوط x=a و x=b را محاسبه کنیم.

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

فرض کنیم   a  bfx  dx موجود باشد.

هرگاه به ازای هر x از بازه a,b تابع fx0 یا fx0 باشد، آن‌گاه   a  bfx  dx برابر است با مساحت بین نمودار تابع و محور xها و خطوط x=a و x=b.

Sab=  a  bfx  dx

در حالتی که سطح در طرفین محور xها واقع شود، باید تلاقی fx با محور xها را پیدا کرده و مساحت هر قسمت را جداگانه محاسبه کنیم و سپس مجموع آنها را به‌دست آوریم.

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

Sab=S1+S2=  a  cfx  dx+  c  bfx  dx

تمرین

مساحت بين منحنی و خطوط زیر و محور x ها را پيدا کنيد.

fx=xx13x=0x=2

y=xx13y=0

xx13=0

x=0x13=0x=1


سطح در بازه 0,2 در طرفین محور x ها واقع است.

پیمان گردلو

S=  02fxdx=  0  1fxdx+  1  2fxdx

S=  0  1xx113dx+  1  2xx113dx

S=37x173+34x14310+37x173+34x14321

S=0+037+34+37+340+0

S=928+3328S=32

fx=sin22xsin2xx=π4x=0

S=  0  π4sin22xsin2xdx

S=  0  π4sin22xdx  0  π4sin2xdx

S=  0  π4121cos4xdx  0  π4sin2xdx

S=12x14sin4xπ4012cos2xπ40

S=12π414sin4π412cosπ2cos0

S=12π401201

S=π812

تمرین

مساحت بين منحنی و خطوط زیر را پيدا کنيد.

fx=1x2x=1x=1y=0

خط y=0 معادله خط محور x ها می‌باشد.

fx=1x2fx=1x2=1x2=fx


تابع زوج است:

پیمان گردلو

S=  1  1fx  dxS=2  0  1fx  dxS=2  0  11x2dxS=2x13x310

S=2113S=2×23S=43

تمرین

اگر داشته باشیم:

fx=4x2      ;  2x09x2   ;  0x3

آن‌گاه مقدار زیر را محاسبه کنيد.

  2  3fx  dx

پیمان گردلو


S=  2  3fxdx

S=  2  04x2dx+  0  39x2dx

S=πR24+πR'24S=π×44+π×94S=π+9π4S=13π4

تمرین

مساحت بين نمودار تابع زیر و مماس های بر آن در نقاط داده شده، چقدر است؟

fx=sinxx=0x=π

معادلات خطوط مماس در نقاط x=0,π را به‌دست می‌آوريم:

if   x=0y=0    ;    A0,0if   x=πy=sinπ=0    ;    Cπ,0


fx=sinxf'x=cosx

x=0f'0=m=cos0=1x=πf'π=m=cosπ=1


معادله خط AB :

yyA=mABxxAy0=1x0y=x


معادله خط BC :

yyC=mBCxxCy0=1xπy=πx


محاسبه مختصات نقطه تقاطع دو مماس:


y=xy=πx

  x=πx2x=πx=π2y=π2   Bπ2,π2


SABC=π2×π2=π24

S1=  0  πsinxdx=cosxπ0=cosπcos0=11=2


ناحیه هاشور خورده، عبارت است از:

S=SABCS1=π242


پیمان گردلو 

تمرین

به ازای چه مقدار b مساحت بين نمودار تابع زیر و محور x ها در بازه 0,b برابر 14 است. 

fx=x1+x22

پیمان گردلو


S=  0  bx1+x22  dx14=  0  bx1+x22  dx14=121+x2b0


12=11+b2+112=111+b211+b2=12b2+1=2b2=1b=±1b=1

دریافت مثال

نکته

مساحت نمودار تابع  و محور عرض ها و خطوط افقی

می‌خواهیم مساحت بین نمودار تابع x=gy، محور yها و خطوط y=c و y=d را محاسبه کنیم.

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

هرگاه به ازای هر y از بازه c,d تابع gy0 یا gy0 باشد، آن‌گاه cdgy  dy برابر است با مساحت بین نمودار تابع و محور yها و خطوط y=c و y=d

Scd=  c  dgy  dy

در حالتی که سطح در طرفین محور yها واقع شود، باید تلاقی fy با محور yها یعنی x=0 را پیدا کرده و مساحت هر قسمت را جداگانه محاسبه کنیم و سپس مجموع آنها را به‌دست آوریم.

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

Scd=S1+S2=  c  egy  dy+  e  dgy  dy

تمرین

مساحت بين منحنی و خطوط زیر و محور y ها را پيدا کنيد.

y2=4xy=1y=3

محاسبه عرض نقاط تلاقی:


y2=4xx=0y2=4y=±2

y2=4xx=4y2x=gy=4y2


پیمان گردلو

S=  1  2fydy+  2  3fydy

S=  1  24y2dy+  2  34y2dy

S=4y13y321+4y13y332

S=421323411313+431333421323

S=203

دریافت مثال

تذکر

فرض کنیم تابع f در بازه a,b با شرط a0 تابعی پیوسته و اکیدا صعودی یا اکیدا نزولی باشد و به ازای هر x از a,b تابع fx0 در این‌صورت داریم: 

حالت اول) اگر f اکیدا صعودی باشد، آن‌گاه:

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

S+S'=  a  bfx  dx+  fa  fbfy  dy=bfbafa


حالت دوم)
 اگر f اکیدا نزولی باشد، آن‌گاه:

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

  a  bfx  dxbafb=  fb  fafy  dyfafba

  fb  fafy  dy  a  bfx  dx=afabfb

تمرین

مساحت بين منحنی و خطوط زیر و محور x ها را پيدا کنيد.

fx=Arcsinxx=0x=1

پیمان گردلو

  fb  fafydy  a  bfxdx=afabfb      ;       1

  π2  0sinydy  0  1Arcsinxdx=0×Arcsin01×Arcsin1

  π2  0sinydy  0  1Arcsinxdx=π2

  π2  0sinydy+π2=  0  1Arcsinxdx

cosy0π2+π2=  0  1Arcsinx  dx

  0  1Arcsinxdx=π21

1  :fx=Arcsinxx=a=0f0=Arcsin0=0x=b=1f1=Arcsin1=π2if  y=Arcsinxx=sinyx=fy=siny

دریافت مثال

مساحت بین دو منحنی وقتی متغیر مستقلxاست

فرض کنیم دو تابع f و g روی a,b انتگرال پذیر باشد و به ازای هر x از این بازه fxgx یا fxgx باشد، در این‌صورت مساحت بین نمودارهای دو تابع f و g و خطوط x=a و x=b را محاسبه کنیم.  

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

S=  a  bfxgx  dx

 اگر در بازه a,b همواره یکی بالای دیگری نباشد، باید نقطه تقاطع دو منحنی را پیدا کرده و هر قسمت را جداگانه محاسبه کنیم:

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

S=  a  cfxgx  dx+  c  bfxgx  dx

تمرین

مساحت بين  منحنی های زیر را حساب کنید.

y=2x2y=x

محاسبه مختصات نقاط تلاقی:

y=fx=2x2y=gx=x       2x2=xx2x2=0x+1x2=0

x+1=0x=1y=1    ;    A1,1x2=0x=2y=2    ;    B2,2


پیمان گردلو

S=12fxgxdxS=122x2xdxS=122x2+xdxS=2x13x3+12x21  2S=92

y=sinxy=cosx    ;    0,π

محاسبه مختصات نقاط تلاقی:

y=fx=sinxy=gx=cosxsinx=cosxsinxcosx=cosxcosxtanx=1x=kπ+π4    ;    k=0x=π4


x=π4 طول نقطه تلاقی نمودارها در بازه 0,π می‌باشد.

پیمان گردلو

S=  0  π4fxgxdx+π4πfxgxdx

S=0π4sinxcosxdx+π4πsinxcosxdx

S=cosxsinxπ40+cosxsinxππ4

S=22

y=x2+1y=2xy=2x

محاسبه مختصات نقاط تلاقی:

y=fx=x2+1y=g1x=2xx2+1=2xx2+2x+1=0x=1

y=fx=x2+1y=g2x=2xx2+1=2xx22x+1=0x=1


x=-1,1 طول نقاط تماس دو منحنی با منحنی y=fx می‌باشد.

پیمان گردلو


S=11fxg1xdx

S=10fxg1xdx+01fxg2xdx

S=10x2+1+2xdx+01x2+12xdx

S=13x3+x+x201+13x3+xx210

S=23

دریافت مثال

مساحت بین دو منحنی وقتی متغیر مستقلyاست

فرض کنیم دو تابع x=fy و x=gy روی c,d انتگرال پذیر باشد و به ازای هر y از این بازه fygy یا fygy باشد، در این‌صورت مساحت بین نمودارهای دو منحنی و خطوط y=c و y=d را محاسبه کنیم.   

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو

S=cdfygydy  

اگر همواره یکی سمت راست دیگری نباشد یعنی در بازه ای fy>gy و در بازه ای fy<gy باشد، بایستی مساحت هر قسمت جداگانه محاسبه شده و سپس حاصل‌ها را جمع کنیم:

مساحت زیر نمودار - پیمان گردلو 

S=cefygydy+edfygydy

تمرین

مساحت ناحيه بين منحنی های زیر را محاسبه كنيد.

y2=2xy2=x3

محاسبه مختصات نقاط تلاقی:

y2=2xy2=x3x3=2xx=1y=±1    ;    A1,1  ,B1,1

if  y2=2xx=2y2fy=2y2y2=x3x=y23gy=y23


پیمان گردلو

S=11fygydyS=112y2y23dyS=22y13y335y5301S=3215

دریافت مثال

خرید پاسخ‌ها

انتگرال معین (محاسبه سطح)

10,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید