Lý thuyết ứng dụng tích phân trong hình học
Lý thuyết:
1. Tính diện tích hình phẳng
a) Nếu hình phẳng được giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y = f(x)\) liên tục trên đoạn \([a;b]\); trục hoành và hai đường thẳng \(x = a; x = b\), thì diện tích \(S\) được cho bởi công thức:
\(S = \int_a^b {\left| {f(x)} \right|} dx\) (1)
Chú ý: Để tính tích phân trên, ta xét dấu của \(f(x)\) trên đoạn \([a,b]\). Nếu \(f(x)\) không đổi dấu trên khoảng \((c;d) ⊂ [a;b]\) thì :
\(\int_c^d {\left| {f(x)} \right|} dx = \left| {\int_c^d f (x)dx} \right|\)
Chẳng hạn ta có:
\(\int_a^b {\left| {f(x)} \right|} dx = \left| {\int_a^{{c_1}} f (x)dx} \right| + \left| {\int_{{c_1}}^{{c_2}} f (x)dx} \right| \)\(+ \left| {\int_{{c_2}}^{{c_3}} f (x)dx} \right| + \left| {\int_{{c_3}}^b f (x)dx} \right|\)
b) Nếu hình phẳng được giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số \(y = {\rm{ }}{f_1}\left( x \right)\) và \(y = {\rm{ }}{f_2}\left( x \right)\) liên tục trên đoạn [a;b] và hai đường thẳng \( x = a, x = b\) thì diện tích \(S\) được cho bởi công thức :
\(\int_a^b {\left| {{f_1}(x) - {f_2}(x)} \right|} dx\) (2)
Chú ý: Để tính tích phân trên, ta xét dấu \(f\left( x \right) = \;{f_1}\left( x \right){\rm{ }}\; - {\rm{ }}{f_2}\left( x \right)\) trên đoạn \([a;b]\) hoặc tìm nghiệm của nó trên khoảng \((a;b)\), sau đó áp dụng tính chất nêu ở chú ý trên. Cụ thể ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Giải phương trình: \({f_1}\left( x \right){\rm{ }}\; - {\rm{ }}{f_2}\left( x \right){\rm{ }} = {\rm{ }}0\), tìm các nghiệm \({x_i}\; \in {\rm{ }}\left( {a;b} \right)\)
Bước 2 : Sắp xếp các nghiệm theo thứ tự tăng dần, chẳng hạn có n nghiệm:
\[{x_{1\;}} < {\rm{ }}{x_2}\; < {\rm{ }} \ldots {\rm{ }} < {\rm{ }}{x_{n.}}\]
Bước 3: Tính diện tích theo công thức (*):
\(S = \int_a {^b} \left| {f(x)} \right|dx = \left| {\int_a^{{x_1}} f (x)dx} \right| + \left| {\int_{{x_1}}^{{x_2}} f (x)dx} \right| + ... + \left| {\int_{{x_n}}^b f (x)dx} \right|\)
Nếu hình phẳng nói trên không cho giới hạn bởi hai đường thẳng \(x = a, x = b\) thì ta tìm các nghiệm trên tập xác định và trong công thức (*), a được thay thế bởi \({x_1}\), b được thay thế bởi \({x_n}\).
Công thức (1) là trường hợp đặc biệt của công thức (2) khi \(y{\rm{ }} = {\rm{ }}{f_1}\left( x \right) = {\rm{ }}0\) hoặc \(y{\rm{ }} = {\rm{ }}{f_2}\left( x \right){\rm{ = }}0\)
Tương tự, hình phẳng được giới hạn bởi đồ thị hàm số \(\;x{\rm{ }} = {\rm{ }}{g_1}\left( y \right),\;x{\rm{ }} = {\rm{ }}{g_2}\left( y \right)\) liên tục trên đoạn \([c;d]\) và hai đường thẳng \(y = c, y = d\) có diện tích được cho bởi công thức: $$S = \int_c^d {\left| {{g_1}(y) - {g_2}(y)} \right|} dy$$
2. Thể tích vật thể
Một vật thể được giới hạn bởi hai mặt phẳng vuông góc với trục hoành tại điểm có hoành độ \(x = a, x = b (a<b)\). \(S(x)\) là diện tích của thiết diện. Thể tích của vật thể được cho bởi công thức: \(V = \int_a^b S (x)dx\) (với \(S(x)\) là hàm số không âm, liên tục trên đoạn \([a;b]\)).
3. Thể tích khối tròn xoay
a) Hình phẳng quay quanh trục \(Ox\): Cho hình phẳng được giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y = f(x)\) không âm và liên tục trên đoạn \([a;b]\), trục \(Ox\) và hai đường thẳng \(x = a, x = b\) quay quanh trục \(Ox\), ta được khối tròn xoay (h.4). Thể tích \({V_x}\) của khối tròn xoay này được cho bởi công thức: $${V_x} = \pi {\int_a^b {\left[ {f(x)} \right]} ^2}dx.$$
b) Hình phẳng quay quanh trục \(Oy\) (kiến thức bổ sung): Cho hình phẳng được giới hạn bởi đồ thị hàm số \(x = g(y)\) không âm và liên tục trên đoạn \([c;d]\), trục \(Oy\) và hai đường thẳng \(y = c, y = d\) quay quanh trục \(Oy\), ta được khối tròn xoay. Thể tích Vy của khối tròn xoay này được cho bởi công thức: $${V_y} = \pi {\int_c^d {\left[ {g(y)} \right]} ^2}dy.$$
Chú ý. Thể tích của vật thể tạo bởi hình phẳng được giới hạn bởi hai đường thẳng \(x = a\), \(x = b\) và đồ thị hàm số \(y{\rm{ }} = {\rm{ }}{f_1}\left( x \right),{\rm{ }}y{\rm{ }} = {\rm{ }}{f_2}\left( x \right)\) liên tục và \(0\; \le \;\;{f_1}\left( x \right)\; \le {\rm{ }}{f_2}\left( x \right)\) trên đoạn \([a;b]\) quay quanh trục \(Ox\) được cho bởi công thức: $${V_x} = \pi \int_a^b {\left[ {{{({f_2}(x))}^2} - {{({f_1}(x))}^2}} \right]} dx$$
Tương tự, đổi vai trò \(x\) và \(y\) cho nhau, ta có công thức tính \({V_y}\) (khi hình phẳng quay quanh trục \(Oy\)).
Xemloigiai.com
Xem thêm Bài tập & Lời giải
Trong bài: Bài 3. Ứng dụng của tích phân trong hình học.
Bài tập & Lời giải:
- 👉 Trả lời câu hỏi 1 trang 114 SGK Giải tích 12
- 👉 Trả lời câu hỏi 2 trang 117 SGK Giải tích 12
- 👉 Trả lời câu hỏi 3 trang 119 SGK Giải tích 12
- 👉 Giải bài 1 trang 121 SGK Giải tích 12
- 👉 Giải bài 2 trang 121 SGK Giải tích 12
- 👉 Giải bài 3 trang 121 SGK Giải tích 12
- 👉 Giải bài 4 trang 121 SGK Giải tích 12
- 👉 Giải bài 5 trang 121 SGK Giải tích 12
Lý thuyết:
Xem thêm lời giải SGK Toán lớp 12
GIẢI TÍCH 12
- 👉 CHƯƠNG I. ỨNG DỤNG ĐẠO HÀM ĐỂ KHẢO SÁT VÀ VẼ ĐỒ THỊ CỦA HÀM SỐ
- 👉 CHƯƠNG II. HÀM SỐ LŨY THỪA HÀM SỐ MŨ VÀ HÀM SỐ LÔGARIT
- 👉 CHƯƠNG III. NGUYÊN HÀM - TÍCH PHÂN VÀ ỨNG DỤNG
- 👉 CHƯƠNG IV. SỐ PHỨC
- 👉 ÔN TẬP CUỐI NĂM - GIẢI TÍCH 12
HÌNH HỌC 12
- 👉 CHƯƠNG I. KHỐI ĐA DIỆN
- 👉 CHƯƠNG II. MẶT NÓN, MẶT TRỤ, MẶT CẦU
- 👉 CHƯƠNG III. PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
- 👉 ÔN TẬP CUỐI NĂM - HÌNH HỌC 12
Đề kiểm tra giữa kì 1
- 👉 Đề ôn tập giữa học kì 1 – Có đáp án và lời giải
- 👉 Đề thi giữa học kì 1 của các trường có lời giải – Mới nhất
Đề thi học kì 1 mới nhất có lời giải
Đề kiểm tra giữa kì 2
- 👉 Đề ôn tập giữa kì 2- Có đáp án và lời giải chi tiết
- 👉 Đề thi giữa học kì 2 của các trường có lời giải – Mới nhất
Đề thi học kì 2 mới nhất có lời giải
Xem Thêm
Lớp 12 | Các môn học Lớp 12 | Giải bài tập, đề kiểm tra, đề thi Lớp 12 chọn lọc
Danh sách các môn học Lớp 12 được biên soạn theo sách giáo khoa mới của bộ giáo dục đào tạo. Kèm theo lời giải sách bài tập, sách giáo khoa, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và học kì 2 năm học 2024 ngắn gọn, chi tiết dễ hiểu.
Toán Học
- Đề thi, đề kiểm tra Toán lớp 12
- SBT Toán lớp 12 Nâng cao
- SBT Toán 12 Nâng cao
- SGK Toán 12 Nâng cao
- SBT Toán lớp 12
- SGK Toán lớp 12
Vật Lý
- SBT Vật lí 12 Nâng cao
- SGK Vật lí lớp 12 Nâng cao
- SBT Vật lí lớp 12
- SGK Vật lí lớp 12
- Giải môn Vật lí lớp 12
Hóa Học
- Đề thi, đề kiểm tra Hóa lớp 12
- SBT Hóa học 12 Nâng cao
- SGK Hóa học lớp 12 Nâng cao
- SBT Hóa lớp 12
- SGK Hóa lớp 12
Ngữ Văn
- Đề thi, đề kiểm tra Ngữ Văn 12 mới
- Soạn văn 12
- SBT Ngữ văn lớp 12
- Luyện dạng đọc hiểu
- Văn mẫu 12
- Soạn văn 12 chi tiết
- Soạn văn ngắn gọn lớp 12
- Soạn văn 12 siêu ngắn
- Bài soạn văn lớp 12 siêu ngắn
- Bài soạn văn 12
Lịch Sử
Địa Lý
Sinh Học
- Đề thi, đề kiểm tra Sinh lớp 12
- SGK Sinh lớp 12 Nâng cao
- SBT Sinh lớp 12
- SGK Sinh lớp 12
- Giải môn Sinh học lớp 12
GDCD
Tin Học
Tiếng Anh
- Đề thi, đề kiểm tra Tiếng Anh 12 mới
- SBT Tiếng Anh lớp 12
- Ngữ pháp Tiếng Anh
- SGK Tiếng Anh 12
- SBT Tiếng Anh lớp 12 mới
- SGK Tiếng Anh 12 Mới