Применение интегралов при вычисление плащадей и обьемов

Найдём объём $ V$ тела, ограниченного поверхностью вращения линии $ y=4x-x^2$ вокруг оси $ Ox$ (при $ 0\leqslant x\leqslant 4$ ).

Вычислим площадь $ Q$ поверхности вращения, полученной при вращении дуги циклоиды $ x=t-\sin t;\ y=1-\cos t$ ,

при $ t\in[0;2\pi]$ , вокруг оси $ Ox$ .

Вычислим площадь $ Q$ поверхности, образованной вращением в пространстве вокруг оси $ Ox$ части линии $ y=\frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}}$ , расположенной над отрезком $ [0;1]$ оси $ Ox$ .

Найдём площадь $ S$ ограниченной области, лежащей между осью $ Ox$ и линией $ y=x^3-x$ .

Найдём площадь $ S$ области, заключённой между первым и вторым витком спирали Архимеда $ r=a{\varphi}$ ($ a>0$ ) и отрезком горизонтальной оси $ {\varphi}=0$ .

Найдём площадь $ S$ области, ограниченной частью спирали $ r=a{\varphi}^2$ ($ a>0$ ) при $ {\varphi}\in[0;2\pi]$ и отрезком $ [0;4\pi^2a]$ оси $ Ox$

Вычислим длину $ l$ дуги линии $ y=\ln\cos x$ , расположенной между прямыми $ x=0$ и $ x=\frac{\pi}{3}$ .

Найдём длину $ l$ отрезка параболы $ y=\frac{x^2}{2}$ , лежащего между точками $ O(0;0)$ и $ A(1;\frac{1}{2})$ .

Нахождение объёма тела по площадям поперечных сечений

Найдём объём ограниченного тела, заключённого между поверхностью цилиндра радиуса $ R$ : $ x^2+y^2=R^2$ , горизонтальной плоскостью $ z=0$ и наклонной плоскостью $ z=2y$ и лежащего выше горизонтальной плоскости $ z=0$

Вычисление длины плоской линии

Найдём уравнения касательной плоскости и нормали к поверхности (гиперболическому параболоиду) $\displaystyle z=\frac{x^2}{16}-\frac{y^2}{4}$

Найдём уравнения касательной плоскости и нормали, проведённых к поверхности уровня функции $ f(x;y;z)=x^2+y^2+4z^2$ , проходящей через точку $ M_0(-2;1;-1)$ .

Найдём площадь ограниченной области, лежащей между графиками $ y=x^2$ и $ y=\sqrt{x}$

Найдём площадь ограниченной области $ \mathcal{D}$ , лежащей между графиками $ y=x^3$ и $ y=x^5$

Найдём площадь $ S$ фигуры, расположенной под графиком функции -->$ f(x)=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$ над промежутком $ [0;1)$ .

Нахождение объёма тела по площадям поперечных сечений

Пусть в плоскости $ xOy$ рассматривается линия $ y=\cos x$ на отрезке $ \bigl[-\frac{\pi}{2};\frac{\pi}{2}\bigr]$

Вычисление длины плоской линии

  Найдём уравнения касательной и нормали, проведённых к линии уровня $ C=3$ функции $ f(x;y)=2x^2y^3+xy^4$ в точке $ M_0(1;1)$ .

Найдём область определения функции двух переменных $\displaystyle f(x;y)=\ln(x^2+y^2-4).$

Вычисление длины плоской линии

Пусть линия на плоскости с полярными координатами $ (r;{\varphi})$ задана уравнением $ r=a\vert\sin^3\frac{{\varphi}}{3}\vert$ ($ a>0$ ).

Найдём уравнение касательной плоскости к поверхности $ S$ , заданной уравнением $\displaystyle \frac{x^2}{2}-y^2-z=0,$

Найдём уравнение касательной плоскости и нормали к поверхности $\displaystyle z=\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{9},$

Пусть поверхность $ S$ задана уравнением $\displaystyle x^2+\frac{y^2}{4}+\frac{z^2}{16}=1$

Геометрические приложения определенного интеграла

Найти длину окружности, заданной уравнением x2 + y2 = r2.

Найти площадь фигуры, ограниченной линиями y = x, y = x2, x = 2.

Опр.1.2.3. Пересечением множеств А и В называется множество С, состоящее из элементов, принадлежащих одновременно и множеству А, и множеству В. Если множества А и В не имеют общих элементов, их пересечение равно пустому множеству; в этом случае множества А и В называются непересекающимися.

Пересечение множеств обозначается символами "" и "" (знак умножения):  или С=АВ. Для примера, приведенного после опр.1.2.1, . Геометрически пересечение множеств представлено на рис. 3.

Свойства операции пересечения множеств.

 Теор. 1.2.2. Справедливы следующие равенства:

  (коммутативность);

(АВ)  С=А (ВС) (ассоциативность);

Если , то АВ= В;

А Ø= Ø.

Задание. Самостоятельно доказать включения соответствующих множеств и изобразить диаграммы для формул 5-8.

Опр. 1.2.4 пересечения множеств для большего числа множеств: Пересечением множеств А1, А2, А3, …, Аn (обозначение ) называется множество, состоящее из элементов, входящих в каждое из множеств А1, А2, А3, …, Аn.

Теор. 1.2.3. Для операций объединения и пересечения множеств справедливы законы дистрибутивности:

;

.

Док-во: Докажем формулу 9. Пусть . Тогда либо  (следовательно,  и , т.е. ); либо  (следовательно, одновременно,  (Þ) и  (Þ), т.е. ); либо одновременно  и  (в этом случае можно применить любое из приведённых выше рассуждений). Таким образом, доказано, что .

Пусть . Рассмотрим два случая. 1. Пусть .Тогда . 2. Пусть , но , т.е. одновременно и , и . Это возможно, только если одновременно и , и ; т.е. , откуда следует, что . Включение  доказано.

Задание. Самостоятельно доказать формулу 10.

Опр. 1.2.5. Разностью множеств А и В называется множество А\В, содержащее те элементы множества А, которые не принадлежат множеству В.


В опр. 1.2.5 не предполагается, что  (рис. 4). Если же , то разность А\В называется дополнением множества В до множества А (рис. 5). Для дополнения множества А до универсального множества U применяется обозначение  (рис. 6).

 Теор. 1.2.4. Операции разности и дополнения антидистрибутивны относительно операций объединения и пересечения:

11. ;

.

(Дополнение к объединению некоторых множеств равно пересечению их дополнений; дополнение к пересечению множеств равно объединению их дополнений. Другими словами, символ дополнения \ можно менять местами со знаками   и , при этом один из этих знаков заменяется другим).

  Док-во. Докажем формулу 11. Пусть . Это означает, что  и , т.е. , . Следовательно,  и , т.е. . Включение  доказано.

 Пусть . Это означает, что одновременно и  (т.е.  и ), и  (т.е.  и ). Так как  и , то . Но , следовательно, . Включение  доказано. Из справедливости доказанных включений следует справедливость формулы 11.

Основы физики и электротехники. Лекции, курсовые, задачи, учебники