Вычисление площадей в декартовых координатах

Машиностроительное черчение
Единая система конструкторской
документации
Машиностроительные построения
Инженерная графика
Сборочный чертеж
Начертательная геометрия
Геометрические основы
построения чертежа
Конспект лекций по начертательной
геометрии
История искусства
Стили в искусстве Готика
Русский балетный театр
Русское изобразительное искусство
ТКМ
Материаловедение
Основы теории сплавов
Теория конструктивных материалов
Сопромат
Сопративление метериалов
Лабораторные работы
Задачи строительной механики
Лекции физика
Физика
Электричество
Магнетизм
Оптика
Электромагнетизм
Молекулярная физика
Лекции МАИ
Лекции МАИ часть 2
Диэлектрики
Квантовая механика
Физические законы механики
Электромагнитное взаимодействия
Атомные станции
Атомная энергетика
Экология энергетики
Атомная и ядерная физика
Теплотехника
Термодинамика
Билеты к экзамену по физике
Задачи физика электротехника
Решение задач по ядерной физике
Электростатика
Геометрическая оптика
Тепловое излучение
Основы теории сплавов
Теория относительности
Физические основы механики
Законы идеальных газов
Электростатика
Основы электротехники
Постоянный ток
Электромагнетизм
Оптика
Законы теплового излучения
Ядерная физика
Строение атома и молекул
Задачи математика
Математика
1 семестр
2 семестр
3 семестр
4 семестр
Интегралы
Лекции по высшей математике
Вычисление площадей в
декартовых координатах
Аналитическая геометрия
 
Информатика
Восстановление сети после аварии
Основные понятия и категории
информатики
Сетевые операционные системы

Пример 1Вычислить площадь фигуры, ограниченной прямыми х=0, х=2 и кривыми у=2х , у=2х–х2 

Пример 2.Вычислить площадь фигуры, ограниченной параболами х = –2у2, х=1–3у2 

Пример 3. Найти площадь фигуры, заключенной между параболой х2=4у и локоном Аньези : .

Пример 1.4. Вычислить площадь фигуры, лежащей в первой четверти внутри круга и ограниченной параболами  и   

Пример 1.5. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями   и осью Ох.

Пример 1.6. Найти площадь сегмента, отсекаемого от кривой  хордой .

Пример 1.7. Найти площадь фигуры, ограниченной двумя ветвями кривой   и прямой .

Интегрирование функций нескольких переменных. Двойной интеграл и его свойства. Метод интегральной  суммы. Всякая физическая система имеет пространственные размеры и описывается набором величин, которые могут меняться при переходе от точки к точке системы. Например, тело имеет переменную плотность. Задача – вычислить общую массу тела. Решение такого типа задач и дает метод интегральной суммы.

Пример 1.8. Вычислить площадь петли кривой .

Пример 1.9. Найти площадь между параболой , касательной к ней в точке М(2,–5) и осью ординат.

Пример1.10. Найти площади фигур, ограниченных окружностью   и параболой  

ПРИМЕР 4. Вычислить .

РЕШЕНИЕ. Связь между функциями  и  может быть выражена в виде равенства . Поэтому интеграл  имеет смысл представить в виде   и попытаться применить формулу 1 таблицы, понимая под функцией  основание степени . "Сконструируем" дифференциал этого основания степени  в подынтегральном выражении, умножая и деля одновременно его на число . Затем применим
формулу 1. В результате получим

.

ПРИМЕР 5. Вычислить .

РЕШЕНИЕ. Снова выбор табличного интеграла, к которому попытаемся свести интеграл , проведем по структуре подынтегрального выражения. Оно представляет собой дробь, знаменатель которой содержит квадратный корень разности положительного числа  и квадрата функции – . Поэтому в таблице интегралов подходящей является формула 14. Учитывая равенство ,
получаем .

ПРИМЕР 6. Вычислить .

Вычисление площадей фигур при параметрическом задании границы (контура) 

  Если граница фигуры задана параметрическими уравнениями  ,  ,то площадь фигуры вычисляется по одной из трех формул

: где  и  - значения параметра , соответствующие началу и концу обхода контура в положительном направлении (при ко-тором фигура остается слева).Пример 1. Вычислить площадь фигуры, ограниченной эллипсом  

Пример 2.Найти площадь астроиды

Пример 3. Найти  площадь фигуры, ограниченной одной аркой циклоиды  и осью .

Пример 4. Вычислить  площадь фигуры, ограниченной кривой .

Пример 5. Найти площадь петли кривой: ; 

Пример 6. Вычислить площадь, содержащуюся внутри кардиоиды:   ;  

РЕШЕНИЕ. Подводим под дифференциал  и используем формулу 15 таблицы интегралов:

.

Заметим, что интегралы  и  (без множителя  перед квадратным корнем в знаменателе) нельзя вычислить по формулам 14 и 15, поскольку .

ПРИМЕР 7. Вычислить .

РЕШЕНИЕ. Подынтегральная функция по структуре – дробь;
в числителе – показательная функция , производная ее – та же показательная функция с точностью до постоянного множителя; знаменатель есть сумма квадрата функции , так как , и положительного числа 3, которое можно представить в виде . Эти соображения показывают, что следует применить формулу 12. Так как , то будем иметь

.

Заметим, что формула 2 к рассматриваемому интегралу не
применима, так как дифференциал знаменателя  сконструировать в числителе нельзя.

Непосредственным интегрированием с помощью табличных интегралов можно найти не всякий интеграл, например .
Для вычисления этого интеграла нужны другие соображения.

 

Площадь в полярных координатах

В полярных координатах площадь сектора, ограниченного дугой кривой   и лучами  и , выражается интегралом  

Пример 1. Найти площадь фигуры, лежащей в первой четверти и ограниченной параболой  и прямыми  и .             

Пример 2. Найти площадь фигуры, лежащей вне круга  и ограниченной кривой .             

Пример 3. Вычислить площадь фигуры, ограниченной окружностями  и .       

  Пример 4 . Найти площадь фигуры, вырезаемой  окружностью  из кардиоиды   (рис.3.4).

Пример 5. Найти площадь петли декартова листа .        

Вычисление объема тела

Объем тела выражается интегралом .где  - площадь сечения тела плоскостью, перпендикулярной к оси Ох в точке с абсциссой х , а н b - левая и правая границы изменения х. Функция S(x) предполагается известной и непрерывно меняющейся при изменении х от a до b.Объем  тела, образованного вращением вокруг оси Ох криволинейной трапеции, ограниченной кривой , осью абсцисс и прямыми   и , выражается интеграломОбъем  тела  образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной кривыми  и   и прямыми ,  выра­жается интегралом .Если кривая задана параметрически или в полярных координатах, то следует сделать соответствующую замену переменной в указанных формулах.

 

Пример 1. Определить объем эллипсоида  

Пример 2. Оси двух одинаковых цилиндров с радиусами основания равными  , пересекаются под прямым углом. Найти объем тела, составляющего общую часть этих двух цилиндров.

Пример 3. На всех хордах круга радиуса R, параллельных одному направлению, построены симметричные параболические сегменты постоянной высоты h. Плоскос­ти сегментов перпендикулярны к плоскости круга.

Пример 4. Вычислить объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох площади, ограниченной осями координат

Пример 5. Фигура, ограниченная дугой синусоиды , осью ординат и прямой , вращается вокруг оси Оу . Определить объем V получающегося тела вращения.

Пример 6. Вычислить объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной параболой  и прямой 

Пример 7. Вычислить объем тела, полученного вращением вокруг оси Оу фигуры, ограниченной параболами  и .

Пример 8. Найти объем тела, образованного вращением вокруг прямой   фигуры, ограниченной параболой  и  прямой  Пример 9. Найти объем тела, полученного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной астроидой: ;

Пример 10. Вычислить объем тела, которое получается от вращения кардиоиды , вокруг полярной оси. 

Вычисление длин дуг плоских кривых, заданных в декартовых координатах 

Если плоская кривая задана уравнением  и производная  непрерывна, то длина дуги этой кривой выражается интегралом:.где а и b — абсциссы концов данной дуги. 

Пример 1. Вычислить длину дуги полукубической параболы заключенной между точками (0, 0) и (4, 8) 

Пример 2. Вычислить длину дуги кривой , заключенной между точками с абсциссами

Пример 3. Вычислить длину дуги кривой , заключенной между точками с ординатами  и .

 Пример 4. Вычислить длину дуги астроиды

Пример 5. Вычислить длину дуги кривой ОАВСО, состоящей из участков кривых  и  

Вычисление длин дуг кривых, заданных параметрически 

Если кривая задана уравнениями в параметрической форме ,  и производные ,  непрерывны на отрезке [] , то длина дуги кривой выражается интегралом.где  и — значения параметра , соответствующие концам дуги (<).

Пример 1. Вычислить длину дуги развертки круга ,  от  до 

Пример 2. Вычислить длину астроиды:, .

 Пример 3.Вычислить длину дуги эллипса

Интегрирование тригонометрических функций вида

1. Одно из чисел  или  является положительным нечетным числом. Пусть, например,  – произвольное, , где . Тогда для интеграла  отделим множитель  в подынтегральном выражении и подведем под дифференциал . Оставшуюся четную степень  выразим через , используя формулу .
В результате получаем

,

где  – произвольное, а   – целое неотрицательное число.
Интеграл   оказывается суммой интегралов, каждый из которых вычисляется по формуле 1 таблицы.

ПРИМЕР 1. Вычислить .

РЕШЕНИЕ. Здесь ,  – нечетное, положительное число.

Отделим   и подведем под дифференциал, а  представим в виде . Тогда имеем

.

Аналогично вычисляются интегралы вида , где ,  – любое число.

ПРИМЕР 2. Вычислить .