Math Problem Statement

Вычисление площадей фигур с помощью определенного интеграла Задание Вычислите площади фигур, ограниченных заданными линиями. Сделать чертеж. Y=-x^2-6x+7 Y=-x+7

Solution

Чтобы вычислить площадь фигуры, ограниченной заданными линиями y=x26x+7y = -x^2 - 6x + 7 и y=x+7y = -x + 7, нужно выполнить следующие шаги:


1. Найти точки пересечения кривых

Для этого приравняем yy-координаты:

x26x+7=x+7.-x^2 - 6x + 7 = -x + 7.

Упростим уравнение:

x26x+x+77=0,-x^2 - 6x + x + 7 - 7 = 0,

x25x=0.-x^2 - 5x = 0.

Вынесем x-x за скобки:

x(x+5)=0.-x(x + 5) = 0.

Отсюда x=0x = 0 и x=5x = -5.

Точки пересечения: (0,7)(0, 7) и (5,12)(-5, 12).


2. Выразить площадь через определенный интеграл

Фигура ограничена сверху прямой y=x+7y = -x + 7, а снизу параболой y=x26x+7y = -x^2 - 6x + 7. Формула для площади:

S=x1x2[fверхняя(x)fнижняя(x)]dx.S = \int_{x_1}^{x_2} \big[ f_{\text{верхняя}}(x) - f_{\text{нижняя}}(x) \big] \, dx.

Подставим функции и пределы интегрирования (x1=5x_1 = -5, x2=0x_2 = 0):

S=50[(x+7)(x26x+7)]dx.S = \int_{-5}^{0} \big[ (-x + 7) - (-x^2 - 6x + 7) \big] \, dx.

Упростим выражение под интегралом:

S=50[x+7+x2+6x7]dx,S = \int_{-5}^{0} \big[ -x + 7 + x^2 + 6x - 7 \big] \, dx,

S=50[x2+5x]dx.S = \int_{-5}^{0} \big[ x^2 + 5x \big] \, dx.


3. Вычислить интеграл

Рассчитаем интеграл:

(x2+5x)dx=x33+5x22+C.\int (x^2 + 5x) \, dx = \frac{x^3}{3} + \frac{5x^2}{2} + C.

Подставим пределы интегрирования:

S=[x33+5x22]50.S = \left[ \frac{x^3}{3} + \frac{5x^2}{2} \right]_{-5}^{0}.

При x=0x = 0:

(0)33+5(0)22=0.\frac{(0)^3}{3} + \frac{5(0)^2}{2} = 0.

При x=5x = -5:

(5)33+5(5)22=1253+5252=1253+1252.\frac{(-5)^3}{3} + \frac{5(-5)^2}{2} = \frac{-125}{3} + \frac{5 \cdot 25}{2} = \frac{-125}{3} + \frac{125}{2}.

Приведем к общему знаменателю (66):

1253=2506,1252=3756.\frac{-125}{3} = \frac{-250}{6}, \quad \frac{125}{2} = \frac{375}{6}.

S=0(2506+3756)=1256.S = \left| 0 - \left( \frac{-250}{6} + \frac{375}{6} \right) \right| = \left| \frac{125}{6} \right|.

S=1256.S = \frac{125}{6}.


4. Ответ

Площадь фигуры:

S=125620.83единиц площади.S = \frac{125}{6} \approx 20.83 \, \text{единиц площади}.


5. Построение графика

  1. Построим график параболы y=x26x+7y = -x^2 - 6x + 7.
  2. Построим прямую y=x+7y = -x + 7.
  3. Отметим точки пересечения (5,12)(-5, 12) и (0,7)(0, 7).
  4. Закрасим область между кривыми на интервале x[5,0]x \in [-5, 0].

Если хотите, я могу создать чертеж. Хотите увидеть его?


Вопросы для расширения:

  1. Что такое определенный интеграл, и как он связан с вычислением площади?
  2. Как отличить верхнюю и нижнюю функцию при работе с кривыми?
  3. Почему пределы интегрирования равны x=5x = -5 и x=0x = 0?
  4. Что делать, если функции пересекаются более чем в двух точках?
  5. Как вычислить площадь, если одна из границ — горизонтальная прямая?

Совет: Всегда проверяйте, какая из функций является верхней на заданном интервале, чтобы избежать ошибки в знаке площади.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Integral Calculus
Definite Integrals
Area Between Curves
Quadratic Equations

Formulas

Intersection of functions: solve f(x) = g(x)
Area between two curves: S = ∫[x1,x2] (f_upper(x) - f_lower(x)) dx
Integration formulas: ∫x^n dx = (x^(n+1))/(n+1) + C

Theorems

Fundamental Theorem of Calculus
Properties of Definite Integrals

Suitable Grade Level

Grades 10-12