Материал: Методическая разработка к контрольной работе № 2 по математике для студентов специальности Самолето- и вертолетостроение. Бырдин А.П., Иохвидов Е.И

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

lim

lnb .

b

Вданном случае интеграл расходится.

 

Задача №7

 

Вычислить площадь

фигуры,

ограниченной линиями

y x 3

и y 6x x2 7. Сделать чертеж.

Решение. Если фигура ограничена графиками функций

y1(x)

и y2(x) y1(x) y2(x)

и соответствующими

отрезками прямых x a и

x b, то ее площадь вычисляется

по формуле

 

 

b

S(y2(x) y1(x))dx. a

В нашем случае y1(x) x 3 и y2(x) 6x x2 7, a и b

– абсциссы точек пересечения указанных прямых (рис.2).

y

2

0

1

3 4

x

-2

Рис. 2

39

Найдем эти значения.

 

 

 

 

 

 

 

6x x2 7 x 3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 5x 4 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 1,

x2 4.

 

 

 

 

 

 

 

Найдем площадь фигуры:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

2

 

 

S

 

(6x x

7) (x 3)

 

 

 

 

5x

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

dx

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

x2

1

 

3

 

 

 

4

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

4x

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №8

Вычислить длину дуги кривой, заданной уравнениями:

 

y

 

,

 

а)

9 x2

0 x 3.

б)

x a(t sint),

0 t 2 .

 

 

y a(1 cost),

 

Решение. а) Длина дуги кривой, заданной уравнением

y f (x) при

a x b, вычисляется по

формуле

b

 

 

 

 

 

 

L1 y 2(x) dx. a

В рассматриваемом случае 1 y

2

(x)

9

. Поэтому

9 x2

 

3

 

dx

 

 

 

x

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

3arcsin

 

 

 

 

3(arcsin1 arcsin0)

 

 

 

 

 

 

2

 

2

0

 

9 x

 

 

3

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) Если линия задана параметрическими уравнениями

40

x x(t),

t ,

то длина

L

 

 

дуги этой линии

 

 

 

y y(t),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вычисляется по формуле

L

x

2

(t) y

 

2

(t) dt.

 

 

 

Врассматриваемом случае

x2(t) y 2(t) a2(1 cost)2 a2 sin2 t

a2(1 2cost cos2 t sin2 t) a2(2 2cost) 2a2(1 cost).

 

Поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2 t

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

2a

 

 

(1 cost)dt

2a

2sin

 

 

dt 2a sin

 

dt

 

 

 

2

2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

4acos

t

 

2 4a cos cos0 4a( 1 1) 8a.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №9

Вычислить объем тела, полученного при вращении вокруг оси Ox фигуры, ограниченной линиями

y 1

1

,

y 0,

x 1,

x 3. Сделать чертеж.

x

 

 

 

 

 

Решение. Объем V тела, образованного вращением вокруг оси Ox фигуры, ограниченной графиком функции y y(x), отрезками прямых x a и x b и отрезком оси Ox , равен

b

V y2(x) dx .

a

Изобразим указанную в условии задачи фигуру (рис.3). По формуле находим:

41

3

 

1 2

 

 

 

 

3

2

 

1

 

V

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

dx

1

 

x

 

 

 

1

 

 

x

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2ln x

 

 

 

 

 

2ln3 .

x

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

0

1

3

x

 

 

 

Рис. 3

42

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица производных простейших элементарных функций.

I.(С) = 0.

II.(x ) x 1,в частности

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(

 

 

 

 

.

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

2

 

x

III.

(logа х) =

1

 

logа е,

 

 

в частности

(ln х)

=

 

1

.

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

IV.

 

(ax) ax lna, в частности,

(ex) ex .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V.

 

(sin х) = cos х.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VI.

 

(cos х) = sin х.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VII.

 

(tgx) =

 

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VIII. (ctg x) =

 

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IX.

 

(arcsin х) =

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X.

(arccos x)

=

 

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XI. (arctg x) =

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XII.(arcctg x)

=

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XIII.

(sh х) = ch х.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XIV.

(ch х) = sh х.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43