Zastosowanie całki oznaczonej 4

3

2

1. Obliczyć pole obszaru ograniczonego wykresem funkcji f (x) := x − 2x − x + 2x

osią OX oraz prostymi x =-2, x = 3

Rozwiązanie

a) wykres funkcji

20

20

lub

10

10

f(x)

f(x)

2

0

2

2

0

2

x

x

 0





1





b) punkty przecięcia wykresu funkcji z osią OX

f (x) solve , x →  2 





 1

− 

c) szukane pole składa się z 5 części (dwie części położone są pod osią OX)

− 1

0

1

2

3

⌠

⌠

⌠

⌠

⌠

P1 := 

f (x) dx

P2 := 

−

f (x) dx

P3 :=  f (x) dx

P4 := 

−

f (x) dx

P5 :=  f (x) dx

⌡

⌡

⌡

⌡

⌡

− 2

− 1

0

1

2

P := P1 + P2 + P3 + P4 + P5

Odp .

551

P →

= 18.367

30

π

2. Obliczyć pole obszaru ograniczonego wykresami funkcji f (x) := sin(x)

g(x) := cos(x)

≤

5

x ≤

π

4

4

Rozwiązanie

a) wykres funkcji f(x) oraz g(x) 1

f(x)

g(x)

1

2

3

1

x

5 π

⌠ 4



b) Szukane pole wyraża się całką P :=

f (x) − g(x) dx



⌡π

4

Odp.

P → 2⋅ 2 = 2.828

Przykładowe zadania - sprawdzian 1

oprac. A. Pankowski

Zastosowanie całki oznaczonej 3. Obliczyć średnią wartość funkcji f (x) := ln(x)

dla

1 ≤ x ≤ e

Rozwiązanie

e

1

⌠

a) szukana wartość wyraża się wzorem fc :=

⋅ f(x) dx

e − 1 ⌡1

Odp.

1

fc →

= 0.582

(exp(1) − 1)

1

4. Obliczyć pole obszaru ograniczonego wykresem funkcji f (x) :=

oraz osią OX dla

0 ≤ x ≤ 9

3 x − 1

Rozwiązanie

a) Wykres funkcji f(x)

5

5

f(x)

lub

f(x)

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

5

5

5

x

x

b) szukane pole składa się z dóch części, dla x=1 funkcja podcałkowa nie jest określona. Całka niewłaściwa.

(P1 - pole położone pod osią OX ,P2 - pole położone nad osią OX) P = P1 + P2

b

⌠

9

⌠

P1 = − lim

 f (x) dx

=

lim



−

P2

f (x) dx

⌡

+ ⌡

b → 1

0

a → 1

a

Odp.

P = 7.5

1

5. Wyznaczyć długość łuku krzywej 2

f (x) :=

⋅x

dla

0 ≤ x ≤ 3

2

Rozwiązanie

6

a) wykres funkcji f(x)

4

f(x)

2

0

1

2

3

x

b) pochodna funkcji f(x) wyra d

ża sie wzorem:

f (x) → x

dx

3

⌠





2

c) długo

d

ść szukanego łuku wyraża sie wzorem l :=

1 +



 f(x) dx

dx



⌡0

Odp.

3

l →

⋅

1

10 −

⋅ln( 3

− + 10) = 5.653

2

2

Przykładowe zadania - sprawdzian 1

oprac. A. Pankowski

Zastosowanie całki oznaczonej 6. Obliczyć objętość i pole powierzchni bocznej bryły powstałej przez obrót krzywej f (x) := 2⋅ x dla 0 ≤ x ≤ 2

dookoła osi OX

Rozwiązanie

a) wykres funkcji f(x)

f(x)

− f(x)

0

1

2

x

2

⌠

b) szukana objętość wyraża się wzorem 2

V := π⋅ f (x) dx

⌡0

1

c) pochodna funkcji f(x) wyra d

ża się wzorem

f (x) →

dx

 1

 

 2

x

2

⌠





2

d) pole powierzchni bocznej wyra d

ża się wzorem

P := 2⋅π⋅

f (x)⋅ 1 + 

f (x)  dx



dx



⌡0

Odp.





V → 8⋅π

P → 2⋅π⋅4⋅

4

3 −

 = 35.154



3 

7. Obliczyć objętość i powierzchnię boczną bryły powsatłej przez obrót prostej y = x dookoła osi OY dla 2 ≤ y ≤ 4

Rozwiązanie

Niech

g(y) := y

dla

2 ≤ y ≤ 4

4

a) rysunek

2

0

2

⌠

b) szukana objętość wyraża się wzorem 2

V := π⋅ g(y) dy

⌡0

c) pochodna funkcji g(y) wyra d

ża się wzorem

g(y) → 1

dy

4

⌠





2

d) pole powierzchni bocznej wyra d

ża się wzorem

P := 2⋅π⋅

g(y)⋅ 1 + 

g(y)  dy



dy



⌡2

Odp.

8

V →

⋅π

P → 12⋅π⋅ 2 = 53.315

3

Przykładowe zadania - sprawdzian 1

oprac. A. Pankowski