Thông tin tài liệu
NGUYÊN HÀM – TÍCH PHÂN – ỨNG DỤNG TÍCH PHÂN C H Ư Ơ N III BÀI ỨNG DỤNG TÍCH PHÂN LÝ THUYẾT I = = =I DIỆN TÍCH HÌNH PHẲNG I a; b Định lý 1: Cho hàm số y f ( x) liên tục, khơng âm Khi diện tích S hình thang cong giới hạn đồ thị hàm số y f ( x) , trục hoành đường thẳng x a , x b là: b S f ( x)dx a Bài toán liên quan a;b Bài tốn 1: Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y f (x) liên tục đoạn , b trục hoành hai đường thẳng x a , x b xác định: S f (x) dx a y y f (x) O a c1 c2 y f (x) y 0 (H ) x a x b c3 b x b S f (x) dx a Bài toán 2: Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y f (x) , y g(x) liên tục b a;b đoạn hai đường thẳng x a , x b xác định: y S f (x) g(x) dx (C1 ) : y f1 ( x ) (C ) : y f2 ( x ) (H ) x a x b (C1 ) (C2 ) b O Chú ý: a c1 c2 b x S f1(x) f2(x) dx a a b - Nếu đoạn [a;b] , hàm số f (x) không đổi dấu thì: b f (x) dx f (x)dx a a - Nắm vững cách tính tích phân hàm số có chứa giá trị tuyệt đối Bài tốn 3: Diện tích hình phẳng giới hạn đường x g(y) , x h(y) hai đường d thẳng y c , y d xác định: S g(y) h(y) dy c Bài toán 4: Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị (C1 ) : f1 ( x) , (C ) : f ( x) là: xn S f ( x) g( x) dx x1 Trong đó: x1 , xn tương ứng nghiệm nhỏ phương trình f ( x) g( x) II THỂ TÍCH CỦA KHỐI TRỊN XOAY Thể tích vật thể Gọi B phần vật thể giới hạn hai mặt phẳng vng góc với trục Ox điểm a b; S(x) diện tích thiết diện vật thể bị cắt mặt phẳng vng góc với trục Ox điểm x , (a x b) Giả sử S(x) hàm số liên tục đoạn [a;b] (V ) O b x a b x V S(x)dx a S(x) Thể tích khối trịn xoay Bài tốn 1: Thể tích khối trịn xoay sinh quay hình phẳng giới hạn đường y f (x) , trục hoành hai đường thẳng x a , x b quanh trục Ox: y y f ( x) O a b (C ) : y f ( x ) b (Ox ) : y 0 Vx f ( x ) dx x x a a x b Bài tốn 2: Thể tích khối trịn xoay sinh quay hình phẳng giới hạn đường x g(y) , trục hoành hai đường thẳng y c , y d quanh trục Oy: y d O c (C ) : x g( y) (Oy) : x 0 y c y d x d V y g ( y ) dy c Bài tốn 3: Thể tích khối trịn xoay sinh quay hình phẳng giới hạn đường b y f (x) , y g(x) hai đường thẳng x a , x b quanh trục Ox: II = = = I HỆ THỐNG BÀI T V f 2(x) g2(x) dx a ẬP TỰ LUẬN DIỆN TÍCH HÌNH PHẲNG Dạng 1: Ứng dụng tích phân tính diện tích hình phẳng giới hạn y f ( x), Ox, x a, x b Phương pháp Giải theo phương pháp tự luận: Sử dụng tính chất tích phân để tính tích phân chứa dấu giá trị tuyệt đối y f x +) Tính chất: Hàm số liên tục K a, b, c ba số thuộc K Khi đó, ta có b c b f x dx f x dx f x dx a a c Phương pháp trắc nghiệm: - Xác định yếu tố cần thiết công thức y f x , Ox, x a, x b - Sử dụng chức tính tích phân có sẵn máy tính Casio để tính Chú ý: Nếu đề chưa cho x a, x b ta cần giải phương trình hồnh độ giao điểm f x 0 để tìm cận tích phân Câu 1: Tính diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y x , trục hoành hai đường thẳng x , x 3 Lời giải 3 x5 S x dx x dx 1 1 Diện tích hình phẳng cần tìm là: Giải theo phương pháp trắc nghiệm Sử dụng máy tính Casio tính tích phân S x dx 1 244 5 35 1 244 5 1 Câu 2: Hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số diện tích 1 x , x 2 x , trục Ox hai đường thẳng có y 1 Lời giải Diện tích hình phẳng cần tìm là: x 1 x2 x2 S 1 dx dx dx dx x x x x 1 1 2 2 1 2 dx dx x x 1 1 1 1 x x 1 x x Chọn đáp án D Giải theo phương pháp trắc nghiệm dx 1 x2 S 1 Sử dụng máy tính Casio tính tích phân Câu 3: Tính diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y 2 x x trục hồnh Lời giải Phương trình hồnh độ giao điểm đồ thị trục hoành là: x 0 x x 0 x x 0 x Diện tích hình phẳng cần tìm là: S 2 x x dx x3 x5 2 x x dx x x dx x x dx 2 x3 x5 16 15 0 Giải theo phương pháp trắc nghiệm +)Tìm hồnh độ giao điểm tương tự S +) Sử dụng máy tính Casio tính tích phân Câu 4: Cho hàm số 2x x dx y f x ax bx cx d , a, b, c , a 0 có đồ thị C Biết đồ thị C y f x tiếp xúc với đường thẳng y 4 điểm có hồnh độ âm đồ thị hàm số cho hình vẽ đây: C trục hồnh Tính diện tích S hình phẳng giới hạn đồ thị Lời giải Từ đồ thị suy f x 3x f x f x dx 3x 3 dx x 3x C Do C x tiếp xúc với đường thẳng y 4 điểm có hồnh độ âm nên f x0 0 3x02 0 x0 Suy f 1 4 C 2 C : y x 3x x x 3x 0 x 1 Xét phương trình Diện tích hình phẳng cần tìm là: 2 Câu 5: x 3x dx 27 Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y cos x , trục hoành, đường thẳng x 0 x Lời giải Diện tích S cần tìm: Câu 6: 0 S cos xdx cos x sin x dx x 2 Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y x x , trục hoành, đường thẳng x x 4 Lời giải Diện tích cần tìm S x3 - x dx -2 x 0 x x x x 0 x 2 Ta có: Vậy -2 S x x dx x x dx x x dx x4 x2 x4 4x2 x4 x2 44 2 0 22 Câu 7: Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số x 1 x 2 f ( x) x x , trục hoành, hai đường thẳng Lời giải x 0 x 1 Phương trình hồnh độ giao điểm: x 2 2 x x 1 S dx dx x ln x 1 ln x x x 1 1 Suy Câu 8: [2D3-5.7-2] Cho đồ thị hàm số y f x đoạn 0; 4 hình vẽ có diện tích 11 I f x dx S1 , S2 Tính tích phân Lời giải Dựa vào đồ thị ta có Câu 9: 11 I f x dx S1 S2 Cho đồ thị hàm số y f x đoạn 2; 2 hình vẽ bên có diện tích 22 76 I f x dx S1 S2 , S3 15 15 Tính tích phân 2 Lời giải Ta có Câu 10: I f x dx S3 S1 S -2 76 22 32 15 15 15 Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y x , trục hoành hai đường thẳng x 1, x 3 Lời giải Ta thấy x 0 x nên diện tích S cần tìm Câu 11: 3 -1 -1 S x dx x dx x dx 28 Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y sin x 1, trục hoành hai đường thẳng x 0 x 7 Lời giải 7 sin x 0 x 0; nên diện tích S cần tìm bằng: Ta thấy 7 7 7 7 S 6 sin x 1dx 6 sin x 1dx cos 0 Câu 13: 7 1 cos y x.ln x 1 Tính diện tích S hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số , trục hoành hai đường thẳng x 0; x 1 Lời giải Giải theo phương pháp tự luận: Ta có: Diện tích hình phẳng cần tìm là: S x.ln 3x 1 dx 9x2 v du dx u ln x 1 x ; chọn 18 Đặt dv xdx suy 1 Do Câu 14: S x ln 3x 1 dx x2 3 ln 3x 1 ln x x ln 18 18 12 12 0 x Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y e , trục Ox , trục Oy đường thẳng x 2 Lời giải x Ta có: e 0 x 1 Vậy Câu 15: S e x dx e x |02 e Tính diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y x x trục Ox Lời giải 4 PT hoành độ giao điểm đồ thị hàm số y x x trục Ox x x 0 x 1 16 S x x 1 dx 15 -1 Suy diện tích hình phẳng cần tính Câu 16: Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y x x trục hoành Lời giải x 0 x3 3x 0 x 3 Đặt (C ) : y x x Phương trình hồnh độ giao điểm: 3 x4 27 S x 3x dx x 3x dx x3 0 0 Khi đó: 3 2 Câu 17: Diện tích hình phẳng giới hạn đường cong y x x trục hoành là: Lời giải x 0 x x 0 x 2 Phương trình hoành độ giao điểm: 2 x3 S x x dx x x dx x2 0 0 Ta có: Câu 18: 2 Tính diện tích S hình phẳng giới hạn đường y x 0, x y 0 Lời giải y x 0 x 5 y x 3 y Hình phẳng giới hạn x y 0 y y 3 y y 2 Xét phương trình: 2 y3 y S y y dy y 4,5 1 1 Khi diện tích hình phẳng cần tìm là: Câu 19: Gọi H hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số: y x x , trục tung trục hoành d qua điểm A 0; 4 có hệ số góc k chia thành hai phần có Xác định k để đường thẳng diện tích Lời giải y O B1 I d x Phương trình hồnh độ giao điểm đồ thị hàm số y x x trục hoành là: x x 0 x 2 Diện tích hình phẳng H giới hạn đồ thị hàm số: y x x , trục tung trục hoành x3 S x x dx x x dx x x 0 0 là: 2 2 d Phương trình đường thẳng A 0; qua điểm có hệ số góc k có dạng: y kx B ; 0 d trục hồnh Khi k Gọi B giao điểm Đường thẳng SOAB d chia H thành hai phần có diện tích B OI 2 k k k 1 4 k S OA.OB S OAB 2 k 3 Dạng 2: Ứng dụng tích phân tính diện tích hình phẳng giới hạn y f ( x), y g ( x ), x a, x b Phương pháp giải: Diện tích hình phẳng giới hạn hai đồ thị: C2 : y g x C1 : y f x hai đường thẳng x a, x b xác b định công thức: S f x g x dx a Chú ý: Để phá bỏ dấu giá trị tuyệt đối ta thường làm sau: * Giải phương trình: f x g x x1 Tính: tìm nghiệm x1 , x2 , , xn a; b x2 b x1 xn , x1 x2 xn S f x g x dx f x g x dx f x g x dx a x1 f x g x dx a b f x g x dx xn Ngồi cách trên, ta dựa vào đồ thị để khử dấu giá trị tuyệt đối Câu 1: Tính diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y 2 – x y x đường thẳng x 2, x 1 Lời giải Diện tích hình phẳng S = 2 x x dx ( x x 2) 2 2 Câu 2: Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y x x; y 2 x đường thẳng x 1, x 1 xác định công thức Lời giải x 0 x x3 x 1 Giải theo phương pháp tự luận: GPT hoành độ giao điểm hai đồ thị: 1 1 S x x dx x x dx x x dx ( x x )dx ( x x )dx ( x x )dx ( x x )dx 1 1 1 Câu 3: Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số thẳng x 3, x e tính bằng: y 1 x x +1 x x−2 ; tiệm cận ngang hai đường Lời giải + Tiệm cận ngang y 2 + Đồ thị hàm số không cắt tiệm cận e 2 S Câu 4: e 2 x 1 dx dx 5ln x x x Hình phẳng H giới hạn đường thức sau tính diện tích hình phẳng e 2 5 y x , y 2 x hai đường x 0, x 2 Công H ? Lời giải Áp dụng lý thuyết: Diện tích hình phẳng giới hạn hai đồ thị: C2 : y g x C1 : y f x , hai đường thẳng x a, x b xác định công thức: b S f x g x dx a Khi diện tích hình phẳng H = Câu 5: x x dx Tính diện tích hình phẳng giới hạn đường y x , y 2 x , x 0 Lời giải 3 Ta có x 2 x x x 0 x 1 x x3 17 S x3 x dx x 12 Câu 6: Tính diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị tung đường thẳng x 2 (C ) : y Lời giải Ta có: (C ) : y x2 x Tiệm cận ngang C : y 1 x2 x , tiệm cận ngang C , trục 2 x 2 S 1 dx dx ln( x 1) 0 x 1 x Diện tích: Câu 7: Tính diện tích hình phẳng giới hạn đường cong hai đường thẳng x 1, x 3 ln (C ) : y x 1 , x tiệm cận ngang (C ) Lời giải Ta có: (C ) : y x 1 x Tiệm cận ngang C : y 2 x 1 S x Diện tích: Câu 8: 1 dx dx ln( x 1) x 1 Diện tích hình phẳng giới hạn đường P M 3;5 ln P : y x x 2, trục tung, tiếp tuyến là: Lời giải Ta có y ' 2 x y ' 3 4 y 4 x 3 Phương trình tiếp tuyến M là: hay y 4 x S x x x dx Diện tích cần tìm là: 3 x x dx x 3 dx Câu 9: x 3 3 9 Tính diện tích hình phẳng giới hạn parabol: y x , tiếp tuyến với đường điểm M 2;5 trục Oy Lời giải y ' f ' x 2 x f ' 4 M 2;5 P Phương trình tiếp tuyến tiếp điểm 2 là: y 4 x y 4x S x x 3 dx x x dx x dx 0 Đặt u x du dx Đổi cận x 2 u 0 ; x 0 u u3 S u du 2 Do đó: 2 đvdt Dạng 3: Ứng dụng tích phân tính diện tích hình phẳng giới hạn y f ( x), y g (x) Phương pháp giải: Dạng: Cho hai hàm số y f x y g x liên tục đoạn a;b Diện tích hình phẳng giới hạn đường y f x y g x nghiệm nhỏ lớn phương trình S f x g x dx f x g x a b Cách giải: Bước 1: Giải phương trình f x g x Bước 2: Tính S f x g x dx Trong , tìm giá trị , b f x g x x a; b Chú ý: Nếu S f x g x dx a Câu 1: Diện tích hình phẳng giới hạn đường y x ; y x bằng? Lời giải x x x x 2 Ta có 2 S x x dx x x dx Do đó: 1 1 Câu 2: Diện tích hình phẳng giới hạn parabol điểm A ( 1; 2) , B ( 4;5) ( P) : y = x - 4x + hai tiếp tuyến P là: Lời giải Phương trình tiếp tuyến với P A 1; y x Phương trình tiếp tuyến với P B 4;5 y 4 x –11 Giao hai tiếp tuyến có hồnh độ x 2 Xét phương trình x x x x 1 Xét phương trình x x 4 x 11 x 4 S x x x dx x x x 11dx Do đó: Câu 3: Diện tích hình phẳng giới hạn đường y x 3, y x x là: Lời giải x 0 x x x x x 0 x 5 Ta có: 5 x3 x2 125 S x x dx 0 Do đó: Câu 4: Diện tích hình phẳng giới hạn y x , y 4 x là: Lời giải Ta có: x 4 x x 2, x 0, x 2 Suy ra: S x x dx 2 Nếu đoạn ; x x dx 8 f x g x phương trình dùng cơng thức Câu 5: khơng cịn nghiệm ta S f x g x dx f x g x dx Diện tích hình phẳng giới hạn đường y x 12 x y x là: Lời giải x 0 x 12 x x x x 4 Ta có: Do đó: 3 3 x 12 x x dx 3 Câu 6: S x 12 x x dx x 12 x x dx x 12 x x dx x 12 x x dx 937 12 Diện tích hình phẳng giới hạn đường y x x 1, y x x là: Lời giải x 0 x x x x x x 0 x 1 x Ta có: Câu 7: 1 x5 x3 S x x dx 2 x x dx 15 1 Do đó: 4 Diện tích hình phẳng giới hạn đường y 2 x, y 2 x là: Lời giải 2x 2 Ta có: Câu 8: x 2 2 x x x 0 x 2 2 23 xdx x x dx x x x 2x 3 S 2 Do đó: 2 Diện tích hình phẳng giới hạn đồ thị hai hàm số y y x 0 , x y 0 là: Lời giải Biến đổi hàm số theo biến số y là: x y y , x y y 0 y y y 0 y 3 Ta có: Do đó: Câu 9: S y y dy y y dy 0 Gọi S diện tích mặt phẳng giới hạn parabol y x x đường thẳng y kx với k tham số thực Tìm k để S nhỏ Lời giải Ta có x x kx x k x 0 x1 x2 k x x x ,x Do ac PT ln có hai nghiệm phân biệt thỏa mãn x2 x3 k 2 x x1 x2 S x k x dx x 4x 2 x1 x1 Giả sử k 2 k x2 x13 x2 x12 x2 x1 x2 x1 x12 x22 x1.x2 x1 x2 3 x2 x1 k 2 x1 x2 x2 x1 x1 x2 x1 x2 3 k 2 16 k 2 Vậy S nhỏ k 2 THỂ TÍCH VẬT THỂ TRỊN XOAY Dạng 1: Thể tích khối trịn xoay sinh quay hình phẳng giới hạn đường y = f ( x ) , trục hoành hai đường thẳng x a , x =b quanh trục Ox : Phương pháp giải: y y f ( x) a O (C ) : y f ( x ) b (Ox ) : y 0 V f ( x ) dx x x x a a x b b Chú ý: - Thể tích khối trịn xoay sinh quay hình phẳng giới hạn đường x =g ( y ) , trục hoành hai đường thẳng y =c , y =d quanh trục Oy: y d O c x (C ) : x g( y ) (Oy ) : x 0 y c y d d V y g( y ) dy c x Câu 1: Thể tích vật thể trịn xoay quay hình phẳng giới hạn đường y e x , x 1 , x 2 y 0 quanh trục Ox là: Lời giải V xe x dx ( x.e x e x ) e H hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y 2 x x y 0 Tính thể tích vật thể trịn xoay sinh hình phẳng quay quanh trục Ox Câu 2: Kí hiệu Lời giải Phương pháp: cơng thức tính thể tích khối trịn xoay hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y f x x a, x b a b , trục Ox hai đường thẳng quay xung quanh trục Ox b V f x dx a x 0 2 x x 0 V x x dx x 2 Cách giải: ta có: x3 x 16 x x3 x dx x4 15 Câu 3: Tính thể tích V vật thể trịn xoay sinh cho hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y x ln x , trục hoành đường thẳng x e quay quanh Ox Lời giải Phương trình hồnh độ giao điểm C với trục Ox x ln x 0 x 1 u ln x dx x3 du ; v V x ln xdx x Thể tích khối trịn xoay cần tính Đặt dv x dx 4 x ln x V Câu 4: 4 x ln x x x2 e e 2e dx 1 9 Cho hình phẳng ( H ) giới hạn đường y x ; y 0; x 2 Tính thể tích V khối tròn xoay thu quay ( H ) quanh trục Ox Lời giải 2 x5 32 V x dx 5 Thể tích cần tính Câu 5: Cho hình phẳng H giới hạn đường xoay hình thành cho H y 4 x , y 0 Tính thể tích V khối tròn quay xung quanh Ox Lời giải x x 0 x 2 PT hoành độ giao điểm đồ thị Suy thể tích cần tính Câu 6: V x dx 2 512 vtt 15 Tính thể tích V vật thể trịn xoay sinh cho hình phẳng giới hạn đường y , y 0, x 1, x a a 1 x quay xung quanh trục Ox Lời giải - Phương pháp: Vật thể tròn xoay: Là vật thể tạo quay hình thang cong giới hạn đường y f x , x a , x b y 0 quanh trục Ox Khi thể tích vật thể trịn xoay b tính theo cơng thức: a Vx f x dx a a 1 1 V dx x x1 a - Cách giải: Câu 7: Cho hình phẳng D x giới hạn đồ thị hàm số y e trục Ox hai đường thẳng x 0, x 1 Viết cơng thức tính thể tích V khối trịn xoay quay hình D quay quanh trục Ox Lời giải x V e dx e x dx 0 Thể tích khối trịn xoay: Câu 8: Tính thể tích khối trịn xoay tạo thành quay quanh trục hồnh hình phẳng giới hạn đường y x x, y 0, x 0 x 1 Lời giải V x x dx Câu 9: Cho hình H 8 15 giới hạn bở đồ thị C : y x ln x , trục hoành đường thẳng Tính thể tích khối trịn xoay tạo thành quay H x 1 , x e quanh trục hoành Lời giải VOx x ln x dx x ln xdx u ln x dv x dx Đặt du ln xdx x v x e 1e e 2 e 2 3 V x ln x x ln xdx e x ln x x dx 5e 1 31 3 3 27 Dạng Thể tích khối trịn xoay sinh hình phẳng giới hạn đường y f x , y g x , b x a, x b quay quanh trục Ox tính cơng thức: Câu 1: V f x g x dx a Thể tích khối trịn xoay cho hình phẳng giới hạn Parabol thẳng d : y 2 x quay xung quanh trục Ox bằng: ( P) : y x đường Lời giải Phương trình hồnh độ giao điểm x 2 x x 0 x 2 Do 2x x với x (0;2) nên V V1 V2 V1 thể tích khối trịn xoay cho hình phẳng giới hạn đường thẳng d : y 2 x , trục Ox , đường thẳng x 2 trục Ox quay quanh trục Ox ; V2 thể tích khối trịn xoay cho hình phẳng giới hạn Parabol ( P) , trục Ox , đường thẳng Câu 2: x 2 trục Ox quay quanh trục Ox y x x Tính thể tích khối trịn xoay cho hình phẳng giới hạn đồ thị hàm số y x quay quanh trục Ox Lời giải V1 x x dx 2 Xét x x x x 0; x 1 8 15 8 V2 x dx V 15 Câu 3: Thể tích V khối trịn xoay tạo thành quay hình phẳng giới hạn đường y 0,y x ln( x 1) x 1 xung quanh trực Ox là: Lời giải Phương trình hồnh độ giao điểm C Ox x ln( x 1) 0 x 0 Thể tích khối trịn xoay cần tính u ln( x 1) dv x dx Đặt V x ln( x 1)dx dx du x v x x ln( x 1) 1 x I x ln( x 1)dx dx (12 ln 5) V (12 ln 5) 3 x 1 18 18 Câu 4: Thể tích khối trịn xoay hình phẳng giới hạn đường quanh trục Ox bao nhiêu? y x x y quay Lời giải Phương trình hồnh độ giao điểm C1 , C2 y x x y 0 x 1; y 1 x y Trong đoạn x [0;1] suy y x ; y x 1 VOx Thể tích khối trịn xoay cần tính Câu 5: x5 x2 3 (x x)dx 10 Thể tích khối trịn xoay quay quanh trục hồnh phần hình phẳng giới hạn đường y x y x là: Lời giải Thể tích khối trịn xoay thể tích tạo hình phẳng có diện tích phần gạch chéo hình bên quay quanh trục hồnh Khi đó: V x x dx 3 10
Ngày đăng: 25/10/2023, 21:33
Xem thêm: