1. Diện tích của hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số, trục hoànhvà hai đường thẳng \(\mathbf{x=a}\), \(\mathbf{x=b}\)
Cho hình phẳng \((H)\) giới hạn bởi các đường: \(\begin{cases}y=f(x)\\ y=0\\ x=a\\ x=b\end{cases}\)
Khi đó, diện tích của hình phẳng \((H)\) được tính theo công thức \(S=\displaystyle\int\limits_{a}^{b}\left|f(x)\right|\mathrm{d}x.\)
Chú ý:
\(\bullet\quad\) Nếu \(f(x)\) vô nghiệm trên khoảng \((a;b)\) thì
\[S=\displaystyle\int\limits_{a}^{b}\left|f(x)\right|\mathrm{d}x=\left|\displaystyle\int\limits_{a}^{b} f(x)\mathrm{d}x\right|.\]
\(\bullet\quad\) Có thể khử dấu giá trị tuyệt đối dựa trên đồ thị
\[S=\displaystyle\int\limits^c_a f(x)\mathrm{\,d}x-\int\limits^d_c f(x)\mathrm{\,d}x+\int\limits^b_d f(x)\mathrm{\,d}x.\]
2. Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số và hai đườngthẳng \(\mathbf{x=a}\), \(\mathbf{x=b}\)
Cho hình phẳng \((H)\) giới hạn bởi các đường: \(\begin{cases}y=f(x)\\ y=g(x)\\ x=a\\ x=b\end{cases}\)
Khi đó, diện tích của hình phẳng \((H)\) được tính theo công thức \(S=\displaystyle\int\limits_{a}^{b}\left|f(x)-g(x)\right|\mathrm{\,d}x.\)
Chú ý: Nếu có đồ thị, chúng ta có thể khử dấu trị tuyệt đối
\[S=\displaystyle\int\limits_{a}^{c}\left[f(x)-g(x)\right]\mathrm{d}x+\int\limits_{c}^{b}\left[g(x)-f(x)\right]\mathrm{d}x.\]
3. Thể tích vật thể khi biết diện tích mặt cắt
\[V=\displaystyle\int\limits_{a}^{b}S(x)\mathrm{\,d}x.\]
4. Thể tích khối tròn xoay
Cho hình phẳng \((H)\) giới hạn bởi các đường: \(\begin{cases}y=f(x)\\ y=0\\ x=a\\ x=b.\end{cases}\)
Quay \((H)\) quanh trục hoành thu được hình tròn xoay:
Thể tích của hình tròn xoay được tính theo công thức
\[V=\displaystyle\int\limits_{a}^{b}S(x)\mathrm{d}x=\pi\int\limits_{a}^{b}f^2(x)\mathrm{d}x.\]
Câu 1:
Tính diện tích \(S\) của hình thang cong giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y=f(x)=x^{3}\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=1\), \(x=2\).
Diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường: đồ thị hàm số \(y=f(x)=x^{3}\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=1\), \(x=2\) là \(S=\displaystyle\int\limits_1^2|y|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_1^2|x^3|\mathrm{\,d}x\).
Ta có \(x^3=0\Leftrightarrow x=0\) nên
\[S=\displaystyle\int\limits_1^2|x^3|\mathrm{\,d}x=\left|\displaystyle\int\limits_1^2x^3\mathrm{\,d}x\right|=\left|\quad \displaystyle\frac{x^4}{4}\bigg|_1^2\quad\right|=\displaystyle\frac{15}{4}.\]
Câu 2:
Tính diện tích hình thang cong giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y=f(x)=2-x^2\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=-1\), \(x=1\).
\[S=\int\limits_{-1}^1|y|\mathrm{\,d}x=\int\limits_{-1}^1|2-x^2|\mathrm{\,d}x.\]
Ta có \(2-x^2=0\Leftrightarrow x=\pm\sqrt{2}\notin[-1;1]\) nên
\[S=\left|\int\limits_{-1}^1(2-x^2)\mathrm{\,d}x\right|=\left|\left(2x-\displaystyle\frac{x^3}{3}\right)\bigg|_{-1}^1\right|=\displaystyle\frac{10}{3}.\]
Câu 3:
Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_0^3\left|x^2-4 x+3\right|\mathrm{\,d}x\).
Ta có \(x^2-4 x+3=0 \Leftrightarrow x=1\) hoặc \(x=3\).
Vậy,
\begin{align*}S=\ &\displaystyle\int\limits_0^3\left|x^2-4 x+3\right|\mathrm{\,d}x\\ =\ &\displaystyle\int\limits_0^1\left|x^2-4 x+3\right| \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_1^3\left|x^2-4 x+3\right|\mathrm{\,d}x\\ =\ &\left|\displaystyle\int\limits_0^1\left(x^2-4 x+3\right)\mathrm{\,d}x\right|+\left|\displaystyle\int\limits_1^3\left(x^2-4 x+3\right)\mathrm{\,d}x\right|\\ =\ &\left|\left(\displaystyle\frac{x^3}{3}-2 x^2+3 x\right)\bigg|_0 ^1\right|+\left|\left(\displaystyle\frac{x^3}{3}-2 x^2+3 x\right)\right|_1 ^3\bigg|=\displaystyle\frac{8}{3}.\end{align*}
Câu 4:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số \(y=x^3-x\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=0\), \(x=2\).
Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} |x^3-x|\mathrm{\,d}x\).
Ta có \(x^3-x=0 \Leftrightarrow x=0\) hoặc \(x=1\) hoặc \(x=-1\).
Phương trình chỉ có hai nghiệm thuộc đoạn \([0;2]\) là \(x=0\) và \(x=1\).
Vậy
\begin{align*}S&=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} |x^3-x|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{0}^{1} |x^3-x|\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{1}^{2} |x^3-x|\mathrm{\,d}x\\&=\left|\displaystyle\int\limits_{0}^{1} (x^3-x)\mathrm{\,d}x\right|+\left|\displaystyle\int\limits_{1}^{2} (x^3-x)\mathrm{\,d}x\right|\\&=\left|\left(\displaystyle\frac{x^4}{4}-\displaystyle\frac{x^2}{2}\right)\bigg|_{0}^{1}\right|+\left|\left(\displaystyle\frac{x^4}{4}-\displaystyle\frac{x^2}{2}\right)\bigg|_{1}^{2}\right|=\left|-\displaystyle\frac{1}{4}\right|+\left|\displaystyle\frac{9}{4}\right|=\displaystyle\frac{5}{2}.\end{align*}
Câu 5:
Tính diện tích hình thang cong giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y=f(x)=\mathrm{e}^{x}\), trục hoành, trục tung và đường thẳng \(x=1\).
\[S=\int\limits_0^1\left|\mathrm{e}^x\right|\mathrm{\,d}x=\int\limits_0^1\mathrm{e}^x\mathrm{\,d}x=\mathrm{e}^x\bigg|_0^1=\mathrm{e}^1-\mathrm{e}^{0}=\mathrm{e}-1.\]
Câu 6:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi
a) Đồ thị hàm số \(y=\mathrm{e}^x\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=-1, x=1\).
b) Đồ thị hàm số \(y=x+\displaystyle\frac{1}{x}\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=1, x=2\).
a) Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} |\mathrm{e}^x|\mathrm{\,d}x\).
Vì \(\mathrm{e}^x>0, \forall x\in[-1;1]\) nên
\(S=\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} |\mathrm{e}^x|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} \mathrm{e}^x\mathrm{\,d}x=\mathrm{e}^x\bigg|_{-1}^{1}=\mathrm{e}-\displaystyle\frac{1}{\mathrm{e}}\).
b) Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_{1}^{2} \left|x+\displaystyle\frac{1}{x}\right|\mathrm{\,d}x\).
Vì \(x+\displaystyle\frac{1}{x}>0, \forall x\in[1;2]\) nên
\(S=\displaystyle\int\limits_{1}^{2} \left|x+\displaystyle\frac{1}{x}\right|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{1}^{2} \left(x+\displaystyle\frac{1}{x}\right)\mathrm{\,d}x=\left(\displaystyle\frac{x^2}{2}+\ln x\right)\bigg|_1^2=2+\ln2-\displaystyle\frac{1}{2}=\displaystyle\frac{3}{2}+\ln2\).
Câu 7:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số \(y=\sin x\) trục hoành và hai đường thẳng \(x=0\), \(x=3\pi\).
Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_0^{3 \pi}|\sin x|\mathrm{\,d}x\).
Trên khoảng \((0; 3 \pi)\) phương trình \(\sin x=0\) chỉ có hai nghiệm là \(x=\pi\) và \(x=2 \pi\).
Vậy,
\(\begin{aligned}S&=\displaystyle\int\limits_0^{3 \pi}|\sin x|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_0^\pi|\sin x|\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_\pi^{2 \pi}|\sin x|\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{2 \pi}^{3 \pi}|\sin x|\mathrm{\,d}x\\ &=\left|\displaystyle\int\limits_0^\pi \sin x \mathrm{~d} x\right|+\left|\displaystyle\int\limits_\pi^{2 \pi} \sin x \mathrm{~d} x\right|+\left|\displaystyle\int\limits_{2 \pi}^{3 \pi} \sin x \mathrm{~d} x\right|\\ &=\left|(-\cos x)\Big|_0^\pi\right|+\left|(-\cos x)\Big|_\pi ^{2\pi}\right|+\left|(-\cos x)\Big|_{2 \pi} ^{3\pi}\right|\\ &=|2|+|-2|+|2|=6.\end{aligned}\)
Câu 8:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hai hàm số \(y=x^2+2x\), \(y=2x-1\) và các đường thẳng \(x=-1\), \(x=2\).
Diện tích hình phẳng đã cho là
\(\begin{aligned}S & =\int\limits_{-1}^{2}\left|\left(x^{2}+2 x\right)-(2 x-1)\right|\mathrm{\,d} x=\displaystyle\int\limits_{-1}^{2}\left|x^2+2 x-2 x+1\right|\mathrm{\,d} x \\& =\int\limits_{-1}^{2}\left|x^{2}+1\right|\mathrm{\,d} x=\int\limits_{-1}^2(x^2+1)\mathrm{\,d} x=\left(\displaystyle\frac{x^{3}}{3}+x\right)\Bigg|_{-1}^2=6.\end{aligned}\)
Câu 9:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y=\mathrm{e}^x\), \( y=x\), \(x=0\) và \(x=1\).
Ta có
\(S=\displaystyle \int\limits_0^1 \left|\mathrm{e}^x-x\right|\mathrm{\,d}x=\displaystyle \int\limits_0^1 \left(\mathrm{e}^x-x\right) \mathrm{\,d}x=\left.\left(\mathrm{e}^x-\displaystyle\frac{1}{2}x^2\right) \right| _0^1 =\mathrm{e}-\displaystyle\frac{3}{2}\).
Câu 10:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số \(y=x^3+2x+1\), \(y=x^3+x+3\) và hai đường thẳng \(x=1\), \(x=3\).
Diện tích hình phẳng đã cho là
\begin{eqnarray*}S&=&\displaystyle\int\limits_{1}^{3} \left|\left(x^3+2x+1\right)-\left(x^3+x+3\right)\right| \mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{1}^{3} |x-2| \mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{1}^{2} |x-2| \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{2}^{3} |x-2| \mathrm{\,d}x\\&=&\displaystyle\int\limits_{1}^{2} (2-x) \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{2}^{3} (x-2) \mathrm{\,d}x=\left(2x-\displaystyle\frac{x^2}{2}\right)\bigg|_{1}^2+\left(\displaystyle\frac{x^2}{2}-2x\right)\bigg|_{2}^3=1.\end{eqnarray*}
Câu 11:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số \(y=5x-x^2\), \(y=x^2-x\) và hai đường thẳng \(x=0\), \(x=2\).
Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} |5x-x^2-(x^2-x)|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} |-2x^2+6x|\mathrm{\,d}x\).
Ta có \(-2x^2+6x=0 \Leftrightarrow x=0\) hoặc \(x=3\).
Phương trình chỉ có một nghiệm thuộc đoạn \([0;2]\) là \(x=0\).
Vậy
\begin{align*}S&=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} |-2x^2+6x|\mathrm{\,d}x\\&=\left|\displaystyle\int\limits_{0}^{2} (-2x^2+6x)\mathrm{\,d}x\right|\\&=\left|\left(-\displaystyle\frac{2x^3}{3}+3x^2\right)\bigg|_{0}^{2}\right|\\&=\left|\displaystyle\frac{20}{3}\right|\\&=\displaystyle\frac{20}{3}.\end{align*}
Câu 12:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số \(y=x^2-2x-1\), \(y=x-1\) và hai đường thẳng \(x=1\), \(x=4\).
Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_{1}^{4} |x^2-2x-1-(x-1)|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{1}^{4} |x^2-3x|\mathrm{\,d}x\).
Ta có \(x^2-3x=0 \Leftrightarrow x=0\) hoặc \(x=3\).
Phương trình chỉ có một nghiệm thuộc đoạn \([1;4]\) là \(x=3\).
Vậy
\begin{align*}S&=\displaystyle\int\limits_{1}^{4} |x^2-3x|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{1}^{3} |x^2-3x|\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{3}^{4} |x^2-3x|\mathrm{\,d}x\\&=\left|\displaystyle\int\limits_{1}^{3} (x^2-3x)\mathrm{\,d}x\right|+\left|\displaystyle\int\limits_{3}^{4} (x^2-3x)\mathrm{\,d}x\right|\\&=\left|\left(\displaystyle\frac{x^3}{3}-\displaystyle\frac{3x^2}{2}\right)\bigg|_{1}^{3}\right|+\left|\left(\displaystyle\frac{x^3}{3}-\displaystyle\frac{3x^2}{2}\right)\bigg|_{3}^{4}\right|\\&=\left|-\displaystyle\frac{10}{3}\right|+\left|\displaystyle\frac{11}{6}\right|\\&=\displaystyle\frac{31}{6}.\end{align*}
Câu 13:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số \(y=x^3-3x\), \(y=x\) và hai đường thẳng \(x=-1\), \(x=3\).
Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_{-1}^{3} |x^3-3x-x|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-1}^{3} |x^3-4x|\mathrm{\,d}x\).
Ta có \(x^3-4x=0 \Leftrightarrow x(x^2-4)=0\Leftrightarrow x=0\) hoặc \(x=-2\) hoặc \(x=2\).
Phương trình chỉ có hai nghiệm thuộc đoạn \([-1;3]\) là \(x=0\) và \(x=2\).
Vậy
\begin{align*}S&=\displaystyle\int\limits_{-1}^{3} |x^3-4x|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-1}^{0} |x^3-4x|\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{0}^{2} |x^3-4x|\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{2}^{3} |x^3-4x|\mathrm{\,d}x\\&=\left|\displaystyle\int\limits_{-1}^{0} (x^3-4x)\mathrm{\,d}x\right|+\left|\displaystyle\int\limits_{0}^{2} (x^3-4x)\mathrm{\,d}x\right|+\left|\displaystyle\int\limits_{2}^{3} (x^3-4x)\mathrm{\,d}x\right|\\&=\left|\left(\displaystyle\frac{x^4}{4}-2x^2\right)\bigg|_{-1}^{0}\right|+\left|\left(\displaystyle\frac{x^4}{4}-2x^2\right)\bigg|_{0}^{2}\right|+\left|\left(\displaystyle\frac{x^4}{4}-2x^2\right)\bigg|_{2}^{3}\right|\\&=\left|\displaystyle\frac{7}{4}\right|+|-4|+\left|\displaystyle\frac{25}{4}\right|\\&=12.\end{align*}
Câu 14:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hai hàm số \(y=x^3+1\), \(y=2\) và hai đường thẳng \(x=-1\), \(x=2\).
Diện tích cần tìm là \(S=\displaystyle\int\limits_{-1}^{2}\left|x^3+1-2\right|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-1}^{2}\left|x^3-1\right|\mathrm{\,d}x\).
Ta có \(x^3-1=0 \Leftrightarrow x=1\in[-1;2]\).
\begin{align*}\text{ Vậy } S&=\displaystyle\int\limits_{-1}^{2} |x^3-1|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} |x^3-1|\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{1}^{2} |x^3-1|\mathrm{\,d}x\\&=\left|\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} (x^3-1)\mathrm{\,d}x\right|+\left|\displaystyle\int\limits_{1}^{2} (x^3-1)\mathrm{\,d}x\right|\\&=\left|\left(\displaystyle\frac{x^4}{4}-x\right)\bigg|_{-1}^{1}\right|+\left|\left(\displaystyle\frac{x^4}{4}-x\right)\bigg|_{1}^{2}\right|=\left|-2\right|+\left|\displaystyle\frac{11}{4}\right|=\displaystyle\frac{19}{4}.\end{align*}
}
Câu 15:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số \(y=\displaystyle\frac{x^2+1}{x}\), \(y=-x\) và hai đường thẳng \(x=1\), \(x=4\).
Diện tích cần tìm \(S=\displaystyle\int\limits_{1}^{4}\left|\displaystyle\frac{x^2+1}{x}+x\right|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{1}^{4}\left|\displaystyle\frac{1}{x}+2x\right|\mathrm{\,d}x\).
Vì \(\displaystyle\frac{1}{x}+2x>0\) với mọi \(x\in[1;4]\) nên \(S=\displaystyle\int\limits_{1}^{4}\left(\displaystyle\frac{1}{x}+2x\right)\mathrm{\,d}x=\left(\ln x+x^2\right)\bigg|_1^4=\ln4+15\).
}
Câu 16:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số \(y=-\displaystyle\frac{1}{2}x^2+2x\), \(y=\displaystyle\frac{1}{2}x^2-\displaystyle\frac{5}{2}x-\displaystyle\frac{1}{2}\) và hai đường thẳng \(x=1\), \(x=4\).
Ta có: \(-\displaystyle\frac{1}{2}x^2+2x>\displaystyle\frac{1}{2}x^2-\displaystyle\frac{5}{2}x-\displaystyle\frac{1}{2}\) với mọi \(x\in [1;4]\).
Vậy diện tích hình phẳng đó là
\begin{eqnarray*}S&=&\displaystyle\int\limits_{1}^{4} \left|\left(-\displaystyle\frac{1}{2}x^2+2x\right)-\left(\displaystyle\frac{1}{2}x^2-\displaystyle\frac{5}{2}x-\displaystyle\frac{1}{2}\right)\right| \mathrm{\,d}x\\&=&\displaystyle\int\limits_{1}^{4} \left[\left(-\displaystyle\frac{1}{2}x^2+2x\right)-\left(\displaystyle\frac{1}{2}x^2-\displaystyle\frac{5}{2}x-\displaystyle\frac{1}{2}\right)\right] \mathrm{\,d}x\\&=&\displaystyle\int\limits_{1}^{4} \left(-x^2+\displaystyle\frac{9}{2}x+\displaystyle\frac{1}{2}\right) \mathrm{\,d}x\\&=&\left(-\displaystyle\frac{x^3}{3}+\displaystyle\frac{9x^2}{4}+\displaystyle\frac{x}{2}\right)\bigg|_1^4=\displaystyle\frac{57}{4}.\end{eqnarray*}
Câu 17:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số \(y=x^3\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=0\), \(x=2\).
Diện tích hình phẳng cần tính là
\[S=\displaystyle\int\limits_0^2 x^3\mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{x^4}{4}\bigg|_0^2=4-0=4.\]
Câu 18:
Gọi \((H)\) là hình phẳng giới hạn bởi parabol \(y=-x^{2}+6 x-5\) và trục hoành. Tính diện tích \(S\) của hình \((H)\).
Diện của hình \((H)\) là
\[S=\int\limits_1^5 \left(-x^2+6x-5\right)\mathrm{\,d}x=\left.\left(-\displaystyle\frac{x^3}{3}+3x^2-5x\right)\right|_1^5=\displaystyle\frac{32}{3}.\]
Câu 19:
Cho hàm số \(y=f(x)\) có đồ thị như hình và diện tích hai phần \(A\), \(B\) lần lượt bằng \(11\) và \(2\). Tính \(\displaystyle\int\limits_{-2}^{1}f(x)\mathrm{\,d}x\).
Vì \(f(x)\geq 0,\,\forall x\in [-2;0]\) và \(f(x)\leq 0,\,\forall x\in [0;1]\) nên suy ra
\(\displaystyle A=\int\limits_{-2}^0\left|f(x)\right|\,\mathrm{d}x=\int\limits_{-2}^0f(x)\,\mathrm{d}x\Rightarrow \int\limits_{-2}^0f(x)\,\mathrm{d}x=11\);
\(\displaystyle B=\int\limits_0^1\left|f(x)\right|\,\mathrm{d}x=-\int\limits_0^1f(x)\,\mathrm{d}x\Rightarrow \int\limits_0^1f(x)\,\mathrm{d}x=-2\).
Do đó
\(\displaystyle\int\limits_{-2}^{1}f(x)\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-2}^0f(x)\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_0^1f(x)\mathrm{\,d}x=11+(-2)=9.\)
Câu 20:
Cho hàm số \(y=x^3\) có đồ thị như hình. Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số \(y=x^3\), trục \(Ox\) và hai đường thẳng \(x=-1\), \(x=1\).
Diện tích hình phẳng là
\[S=-\displaystyle\int\limits_{-1}^{0} x^3 \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{0}^{1} x^3 \mathrm{\,d}x=-\displaystyle\frac{x^4}{4} \bigg|_{-1}^0+\displaystyle\frac{x^4}{4}\bigg|_{0}^1=\displaystyle\frac{1}{2}.\]
Câu 21:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi parabol \(y=x^2-4\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=0\), \(x=3\).
Diện tích hình phẳng cần tính là
\begin{eqnarray*}S&=&-\displaystyle\int\limits_0^2\left(x^2-4\right)\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_2^3 \left(x^2-4\right)\mathrm{\,d}x\\&=&-\left(\displaystyle\frac{x^3}{3}-4x\right)\bigg|_0^2+\left(\displaystyle\frac{x^3}{3}-4x\right)\bigg|_2^3\\&=&\displaystyle\frac{16}{3}-\displaystyle\frac{7}{3}=2.\end{eqnarray*}
Câu 22:
Tính diện tích hình phẳng được tô màu trong hình.
Diện tích hình phẳng được tô màu trong Hình 4.18 là
\begin{eqnarray*}S&=&\int\limits_{-1}^1\left|x^3-x\right|\,\mathrm{d}x=\int\limits_{-1}^0\left|x^3-x\right|\,\mathrm{d}x+\int\limits_0^1\left|x^3-x\right|\,\mathrm{d}x\\&=&\left|\int\limits_{-1}^0\left(x^3-x\right)\,\mathrm{d}x\right|+\left|\int\limits_0^1\left(x^3-x\right)\,\mathrm{d}x\right|=\displaystyle\frac{1}{4}+\displaystyle\frac{1}{4}=\displaystyle\frac{1}{2}\quad (\text{đvdt}).\end{eqnarray*}
Câu 23:
Cho đồ thị hàm số \(y=\mathrm{e}^x\) và hình được tô màu như hình.
a) Hình phẳng đó được giới hạn bởi các đường nào?
b) Tính diện tích hình phẳng đó.
a) Hình phẳng đó giới hạn bởi các đường cong \(y=\mathrm{e}^x\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=-1\), \(x=1\).
b) Ta có diện tích hình phẳng
\(S=\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} \left| \mathrm{b}^x \right| \mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} \mathrm{e}^x \mathrm{\,d}x=\mathrm{e}^x\Big|_{-1}^{1}=\mathrm{e}-\displaystyle\frac{1}{\mathrm{e}}\).
Câu 24:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(f(x)=x^2+1\), trục hoành và các đường thẳng \(x=-1\), \(x=2\).
Ta có \(\int\left(x^2+1\right) \mathrm{d} x=\int x^2 \mathrm{~d} x+\int 1 \mathrm{~d} x=\displaystyle\frac{x^3}{3}+x+C\).
Vậy \(F(x)=\displaystyle\frac{x^3}{3}+x\) là một nguyên hàm của hàm số \(f(x)=x^2+1\) trên đoạn \([-1 ; 2]\).
Diện tích hình phẳng cần tính
\[S=F(2)-F(-1)=\left(\frac{8}{3}+2\right)-\left(\frac{-1}{3}-1\right)=6.\]
Câu 25:
Cho hàm số \(y=f(x)\) liên tục trên \(\mathbb{R}\) có đồ thị \((C)\) cắt trục \(Ox\) tại \(3\) điểm có hoành độ lần lượt là \(a\), \(b\), \(c\) (với \(a). Biết phần hình phẳng nằm phía trên trục \(Ox\) giới hạn bởi đồ thị \((C)\) và trục \(Ox\) có diện tích là \(S_1=\displaystyle\frac{7}{10}\), phần hình phẳng nằm phía dưới trục \(Ox\) giới hạn bởi đồ thị \((C)\) và trục \(Ox\) có diện tích là \(S_2=2\) (như hình vẽ). Tính \(I= \displaystyle\int\limits_a^c f(x)\mathrm{\,d}x\).
Từ đồ thị ta có \(\begin{cases}S_1= \displaystyle\int\limits_a^b f(x)\mathrm{\,d}x = \displaystyle\frac{7}{10}\\S_2= - \displaystyle\int\limits_b^c f(x)\mathrm{\,d}x = 2 \Rightarrow \displaystyle\int\limits_b^c f(x)\mathrm{\,d}x =-2.\end{cases}\)
Mà \(I= \displaystyle\int\limits_a^b f(x)\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_b^c f(x)\mathrm{\,d}x = \displaystyle\frac{7}{10}-2=-\displaystyle\frac{13}{10}.\)
Câu 26:
Gọi tam giác cong \((OAB)\) là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị các hàm số \(y=2x^2\), \(y=3-x\), \(y=0\) (hình vẽ bên). Tính diện tích \(S\) của \((OAB)\).
Xét phương trình hoành độ giao điểm
\(2x^2=3-x\Leftrightarrow2x^2+x-3=0\Leftrightarrow x=1\) hoặc \(x=-\displaystyle\frac{3}{2}.\)
Ta có
\(S_{OAB}=\displaystyle\int\limits_0^1 2x^2\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_1^3 (3-x)\mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{2}{3}x^3\bigg|_0^1+\left(3x-\displaystyle\frac{x^2}{2}\right)\bigg|_1^3=\displaystyle\frac{8}{3}\).
Câu 27:
Tính diện tích hình phẳng tạo thành bởi parabol \(y=x^2\), đường thẳng \(y=-x+2\) và trục hoành trên đoạn \([0;2]\) (phần gạch sọc trong hình vẽ).
Phương trình hoành độ giao điểm của parabol \(y=x^2\) và đường thẳng \(y=-x+2\):
\[x^2=-x+2\Leftrightarrow x=1;\quad x=-2.\]
Diện tích hình phẳng đã cho là
\(S=\displaystyle\int\limits_0^1 x^2 \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_1^2 (-x+2) \mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{5}{6}\).
Câu 28:
Cho \((\mathcal{H})\) là hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y=x^3-5x^2+6x\), \(y=2x^2\), trục \(Ox\) (phần gạch sọc). Tính diện tích hình phẳng \((\mathcal{H})\).
Phương trình hoành độ giao điểm của hai đường cong
\(x^3-5x^2+6x=2x^2\Leftrightarrow x=0\); \(x=1\) hoặc \(x=6\).
Phương trình hoành độ giao điểm của đồ thị hàm số \(y=x^3-5x^2+6x\) với trục \(Ox\)
\(x^3-5x^2+6x=0\Leftrightarrow x=0\); \(x=2\) hoặc \(x=3\).
Suy ra diện tích
\(S = \displaystyle\int \limits_{0}^{1} 2x^2 \mathrm{d}x + \displaystyle\int \limits_{1}^{2} \left( x^3-5x^2+6x\right) {\mathrm{d}x= \displaystyle\frac{2x^3}{3} \bigg|_0^1 + \left(\displaystyle\frac{x^4}{4}-\displaystyle\frac{5x^3}{3}+3x^2 \right)\bigg|_1^2}= \displaystyle\frac{7}{4}.\)
Câu 29:
Cho đồ thị các hàm số \(y=\left( \displaystyle\frac{1}{2} \right)^x\), \(y=x+1\) và hình phẳng được tô màu như hình.
a) Hình phẳng đó được giới hạn bởi các đường nào?
b) Tính diện tích hình phẳng đó.
a) Hình phẳng đó giới hạn bởi các đường thẳng \(y=\left( \displaystyle\frac{1}{2} \right)^x\), \(y=x+1\), \(y=x+1\) và \(x=2\).
b) Từ hình vẽ, ta thấy được \(x+1 \geq \left( \displaystyle\frac{1}{2} \right)^x, \forall x \in [0;2]\). Khi đó diện tích hình phẳng:
\(S=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} \left| x+1 - \left( \displaystyle\frac{1}{2} \right)^x \right| \mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} \left[ x+1 - 2^{-x} \right] \mathrm{\,d}x=\left[\displaystyle\frac{x^2}{2} + x + \displaystyle\frac{2^{-x}}{\ln{2}} \right] \Big|_{0}^{2}=4-\displaystyle\frac{3}{4\ln{2}}\).
Câu 30:
Tính diện tích hình phẳng được gạch chéo trong hình.
Diện tích hình phẳng được gạch chéo trong hình là
\begin{eqnarray*}S&=&\int\limits_{-1}^2\left(-x^2+2-x^2+2x+2\right)\,\mathrm{d}x=\int\limits_{-1}^2\left(-2x^2+2x+4\right)\,\mathrm{d}x\\&=&\left.\left(-\displaystyle\frac{2x^3}{3}+x^2+4x\right)\right|_{-1}^2=9.\end{eqnarray*}
Câu 31:
Cho hai hàm số \(y=4x-x^2\) và \(y=x\) lần lượt có đồ thị \((P)\) và \(d\) như hình.
a) Tính diện tích \(S_1\) của hình phẳng giới hạn bởi \((P)\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=0, x=2\).
b) Tính diện tích \(S\) của hình phẳng giới hạn bởi \((P), d\) và hai đường thẳng \(x=0, x=2\).
a) Diện tích cần tìm là
\(S_1=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} |4x-x^2|\mathrm{\,d}x\).
Ta có: \(4x-x^2\ge 0\) với mọi \(x\in[0;2]\).
Vậy \(S_1=\displaystyle\int\limits_{0}^{2}|4x-x^2|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} (4x-x^2)\mathrm{\,d}x=\left(2x^2-\displaystyle\frac{x^3}{3}\right)\bigg|_0^2=\displaystyle\frac{16}{3}\).
b) Gọi \(S_2\) là diện tích hình phẳng giới hạn bởi \(d\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=0, x=2\).
Vì \(x\ge0\) với mọi \(x\in[0;2]\) nên ta có
\(S_2=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} |x|\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{0}^{2} x\mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{x^2}{2}\bigg|_0^2=2\).
Vậy diện tích cần tìm là \(S=S_1-S_2=\displaystyle\frac{10}{3}\).
Câu 32:
Cho hình phẳng \((H)\) giới hạn bởi đồ thị của hàm số \(y= \displaystyle\frac{x-1}{x+2}\) và hai đường thẳng \(y=2\), \(y =-x+1\) (phần tô đậm trong hình vẽ). Tính diện tích \(S\) của hình phẳng \((H)\).
Theo hình vẽ ta thấy
\begin{eqnarray*}&S &= \displaystyle \int \limits_{-5}^{-3}\left(\displaystyle\frac{x-1}{x+2} - 2\right) \mathrm{\,d}x + \displaystyle \int \limits_{-3}^{-1} (-x+1-2) \mathrm{\,d}x\\&&=\displaystyle\int\limits_{-5}^{-3}\left(-1-\displaystyle\frac{3}{x+2}\right)\mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{-3}^{-1}(-x-1)\mathrm{\,d}x\\ &&= \left(-x-3\ln|x+2|\right)\bigg|_{-5}^{-3} +\left(-\displaystyle\frac{x^2}{2}-x\right)\bigg|_{-3}^{-1}\\&&= (3 - 3\ln 1) - (5-3\ln 3) + 2 = 3 \ln 3.\end{eqnarray*}
Câu 33:
Tính diện tích của phần hình phẳng gạch chéo trong hình vẽ bên.
Xét phương trình hoành độ giao điểm
\[\sqrt{x}=x-2\Leftrightarrow \begin{cases} x\ge 2 \\ x=(x-2)^2\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} x\ge 2 \\ x^2-5x+4=0\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} x\ge 2 \\ x=1\ \vee\ x=4.\end{cases}\Leftrightarrow x=4.\]
Diện tích phần hình phẳng gạch chéo là
\begin{eqnarray*}S&=&\displaystyle\int\limits_{0}^{2} \sqrt{x} \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{2}^{4} \left[\sqrt{x}-(x-2)\right] \mathrm{\,d}x\\&=&\displaystyle\frac{2}{3} x^{\frac{3}{2}}\Bigg|_0^2+\left(\displaystyle\frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}}-\displaystyle\frac{x^2}{2}+2x\right)\Bigg|_2^4\\&=&\displaystyle\frac{10}{3}.\end{eqnarray*}
Câu 34:
Cho \((H)\) là hình phẳng được tô đậm trong hình vẽ và được giới hạn bởi các đường: \(y=\displaystyle\frac{10}{3}x-x^2\) và \(y=\begin{cases}-x &\text{khi} \quad x\le 1 \\ x-2 &\text{khi} \quad x>1\end{cases}\). Tính diện tích của \((H)\).
Ta có \(S = \displaystyle \int\limits_0^1 {\left({\displaystyle\frac{10}{3}x-{x^2}+x}\right)\mathrm{\,d}x}+\displaystyle\int\limits_1^3 {\left({\displaystyle\frac{10}{3}x-{x^2}-x+2}\right)\mathrm{\,d}x} = \displaystyle\frac{13}{2}\).
Câu 35:
Tính diện tích hình phẳng là phần được gạch chéo như hình bên.
Hai đường thẳng \(y=1\) và \(g(x)=x\) cắt nhau tại điểm \((1;1)\).
Diện tích hình phẳng cần tính là
\(S=\displaystyle \int \limits_0^1 \left( x-\displaystyle\frac{x^2}{4} \right)\mathrm{\,d}x +\displaystyle \int \limits_1^2 \left( 1-\displaystyle\frac{x^2}{4} \right)\mathrm{\,d}x=\left. \left( \displaystyle\frac{x^2}{2}-\displaystyle\frac{x^3}{12} \right) \right|_0^1 +\left. \left( x-\displaystyle\frac{x^3}{12} \right) \right|_1^2=\displaystyle\frac{5}{6}.\)
Khi đó \(a=5\), \(b=6\). Vậy \(b-a=1\).
Câu 36:
Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai parabol \(y=4-x^2\), \(y=x^2\) và hai đường thẳng \(x=-1\), \(x=1\) (phần tô đậm như hình vẽ).
Diện tích hình phẳng cần tính là
\[S=\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} \left[\left(4-x^2\right)-x^2\right]\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-1}^{1} \left(4-2x^2\right) \mathrm{\,d}x=\left(4x-\displaystyle\frac{2}{3}x^3\right)\bigg|_{-1}^1=\displaystyle\frac{20}{3}.\]
Câu 37:
Cho parabol \((P)\colon y=-x^2+4x\) có đồ thị là đường cong như hình vẽ. Gọi \(S_1\), \(S_2\) là diện tích các hình phẳng được mô tả trong hình. Tính \(\displaystyle\frac{S_1}{S_2}\)
Đường thẳng trong hình vẽ là đường phân giác của góc phần tư thứ nhất, do đó có phương trình là \(y=x\).
Từ đó ta có
\(S_1=\displaystyle \int\limits_{0}^{3}\left[(-x^2+4x)-x\right]\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_0^3(-x^2+3x)\mathrm{\,d}x=\left(-\displaystyle\frac{x^3}{3}+\displaystyle\frac{3x^2}{2}\right)\bigg|_0^3= \displaystyle\frac{9}{2}\).
\(S_2=\displaystyle \int\limits_{0}^{4}\left[x-(-x^2+4x)\right] \mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_0^4\left(x^2-3x\right)\mathrm{\,d}x=\left(\displaystyle\frac{x^3}{3}-\displaystyle\frac{3x^2}{2}\right)\bigg|_0^3=\displaystyle\frac{19}{3}\).
Vậy \(\displaystyle\frac{S_1}{S_2}=\displaystyle\frac{27}{38}\).
Câu 38:
Một viên gạch hoa hình vuông cạnh \(40\) cm được thiết kế như hình bên. Tính diện tích mỗi cánh hoa (phần tô đậm).
Diện tích mỗi cánh hoa là
\(S=\displaystyle\int\limits_0^{20}\left(\sqrt{20x} - \displaystyle\frac{1}{20}x^2\right)\mathrm{d}x=\left.\left(\displaystyle\frac{2}{3}\cdot\sqrt{20}\cdot\sqrt{x^3} - \displaystyle\frac{1}{60}x^3\right)\right|_0^{20}=\displaystyle\frac{400}{3}\) \cm\(^2\).
Câu 39:
Người ta dự định lắp kính cho cửa của một vòm có dạng parabol. Hãy tính diện tích mặt kính cần lắp vào, biết rằng vòm cửa cao \(21\text{m}\) và rộng \(70\text{m}\).
Đặt vào hệ trục tọa độ, đỉnh cửa trùng với điểm \(A \in Oy\), hai điểm \(B\), \(C\) thuộc trục \(Ox\).
Do cửa có chiều cao là \(35\text{m}\) và đáy có chiều dài là \(70\text{m}\) nên \(A(0;21)\), \(B(-35;0)\) và \(C(35;0)\).
Do đồ thị Parabol cắt trục hoành tại \(B(-35;0)\) và \(C(35;0)\) nên parabol có phương trình là \(y=a(x-35)(x+35)\).
Mà parabol qua điểm \(A(0;21)\) nên \(y=\displaystyle\frac{-3}{175}(x-35)(x+35)=\displaystyle\frac{-3}{175}(x^2-1225)\).
Khi đó, diện tích kính của cánh cửa là \(S=\displaystyle\int\limits_{-35}^{35} \displaystyle\frac{-3}{175}(x^2-1225) \mathrm{\,d}x=980\text{m}^2\).
Câu 40:
Hình bên minh họa mặt đứng của một con kênh đặt trong hệ trục tọa độ \(Oxy\). Đáy của con kênh là một đường cong cho bởi phương trình \(y=f(x)=\displaystyle\frac{3}{100} \left(-\displaystyle\frac{1}{3}x^3+5x^2 \right)\). Hãy tính diện tích hình phẳng tô màu xanh, biết đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét.
Từ hình vẽ, hình phẳng tô màu giới hạn bởi đồ thị hàm số \(f(x)\), \(y=5\) và hai đường thẳng \(x=-5\), \(x=10\).
Khi đó diện tích hình phẳng tô màu sau là
\(S=\displaystyle\int\limits_{-5}^{10} \left[ 5-\displaystyle\frac{3}{100} \left(-\displaystyle\frac{1}{3}x^3+5x^2 \right) \right] \mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{675}{16}\text{m}^2\).
Câu 41:
Năng lượng gió trên đất liền là một trong những công nghệ năng lượng tái tạo đang được phát triển ở quy mô toàn cầu. Năng lượng gió không trực tiếp phát thải khí nhà kính, không thải ra môi trường các chất ô nhiễm khác, cũng như không tiêu thụ nước để làm mát cho các nhà máy. Các turbine gió thường có ba cánh quay trên một trục ngang, lấy động năng từ quá trình di chuyển dòng không khí (gió) để chuyển đổi thành điện năng thông qua một máy phát điện được kết nối với lưới điện. Hình thang cong (tô màu vàng) trong hình mô tả một phần mặt cắt đứng của cánh turbine, được giới hạn bởi các đường thẳng \(x=2, x=25\), trục \(Ox\) và đồ thị hàm số
\[y = f(x) = -\displaystyle\frac{1}{800}(x^3 - 33x^2+120x-400).\]
Hãy tính diện tích hình thang cong đó.
Diện tích của hình thang cong được tô màu vàng là:
\[\begin{aligned}I & =\int\limits_2^{25}-\frac{1}{800}\left(x^3-33 x^2+120 x-400\right) \mathrm{d} x \\ & =-\frac{1}{800}\left(\int\limits_2^{25} x^3 \mathrm{~d} x-33 \int\limits_2^{25} x^2 \mathrm{~d} x+120 \int\limits_2^{25} x \mathrm{~d} x-400 \int\limits_2^{25} \mathrm{~d} x\right) \\& =-\frac{1}{800}\left(\frac{x^4}{4}\bigg|_2 ^{25}-11 x^3\bigg|_2 ^{25}+60 x^2\bigg|_2 ^{25}- 400 x\bigg|_2 ^{25}\right)=\frac{184299}{3200}\ \left(\mathrm{m}^2\right).\end{aligned}\]
Câu 42:
Hình bên minh họa mặt cắt đứng của một bức tường cũ có dạng hình chữ nhật với một cổng ra vào có dạng hình parabol với các kích thước được cho như trong hình đó. Người ta dự định sơn lại mặt ngoài của bức tường đó. Chi phí để sơn bức tường là \(15\,000\) đồng/1m\(^2\). Tổng chi phí để sơn lại toàn bộ mặt ngoài của bức tường đó sẽ là bao nhiêu?
Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ bên. Giả sử parabol có phương trình dạng \((P)\colon y=ax^2+bx+c\).\\
Vì parabol có đỉnh là \((0;4{,}8)\), cắt trục hoành tại \(A(-2;0)\), \(B(2;0)\) nên
\(\begin{cases}-\displaystyle\frac b{2a}=0\\4a+2b+c=0\\c=4{,}8\end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases}a=-1{,}2\\b=0\\c=4{,}8.\end{cases}\)
Vậy \((P)\colon y=-1{,}2x^2+4{,}8\).
Suy ra diện tích cổng là
\(S_1=\displaystyle\int\limits_{-2}^2(-1{,}2x^2+4{,}8)\mathrm{d}x\,=(-0{,}4x^3+4{,}8x)\Big|_{-2}^2=12{,}8\text{ (m\(^2\)).}\)
Từ đó diện tích cần sơn là \(10(2+4+2)-12{,}8=67{,}2\) m\(^2\).
Tổng chi phí để sơn lại toàn bộ mặt ngoài của bức tường đó là \(67{,}2\cdot15\,000=1\,008\,000\) đồng.
Câu 43:
Một cái cổng có kích thước như hình. Vòm cổng có hình dạng một parabol có đỉnh \(I(0 ; 2)\) và đi qua điểm \(B\left(\displaystyle\frac{5}{2} ; \displaystyle\frac{3}{2}\right)\) như Hình 4.14b. Tính diện tích hai cánh cửa cổng.
Vòm cổng có hình dạng một parabol \((P)\) có đỉnh \(I(0 ; 2)\) nên có phương trình dạng \(y=ax^2+2\). Mặt khác \((P)\) đi qua điểm \(B\left(\displaystyle\frac{5}{2} ; \displaystyle\frac{3}{2}\right)\) nên ta có
\(\displaystyle\frac{3}{2}=a\cdot \left(\displaystyle\frac{5}{2}\right)^2+2\Leftrightarrow \displaystyle\frac{25}{4}a=-\displaystyle\frac{1}{2}\Leftrightarrow a=-\displaystyle\frac{2}{25}.\)
Do đó \((P)\colon y=-\displaystyle\frac{2}{25}x^2+2\).
Gọi \(S~\left(\mathrm{m}^2\right)\) là tổng diện tích hai cánh cửa cổng.
Khi đó \(S\) bằng diện tích hình phẳng giới hạn bởi parabol \((P)\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=-\displaystyle\frac{5}{2}\), \(x=\displaystyle\frac{5}{2}\).
Vậy
\(S=\int\limits_{-\tfrac{5}{2}}^{\tfrac{5}{2}}\left(-\displaystyle\frac{2}{25}x^2+2\right)\,\mathrm{d}x=\left.\left(-\displaystyle\frac{2}{75}x^3+2x\right)\right|_{-\tfrac{5}{2}}^{\tfrac{5}{2}}=\displaystyle\frac{55}{6}~\left(\mathrm{m}^2\right).\)
Câu 44:
Cửa vòm lấy ánh sáng của một toà nhà được thiết kế với kích thước như hình a. Cửa có hình dạng một parabol có đỉnh \(I\) và đi qua hai điểm \(A\), \(B\) như hình b. Người ta dự định lắp kính cho cửa này. Tính diện tích kính cần lắp, biết rằng người ta chỉ sử dụng một lớp kính và bỏ qua diện tích khung cửa.
Cửa có hình dạng một parabol \((P)\) với phương trình \(y=ax^2+bx+c\).\\
Parabol \((P)\) có đỉnh \(I\left(0;\displaystyle\frac{9}{4}\right)\) nên \(c=\displaystyle\frac{9}{4}\), suy ra \((P)\colon y=ax^2+bx+\displaystyle\frac{9}{4}\).
Vì parabol \((P)\) đi qua các điểm \(A\left(-\displaystyle\frac{3}{2};0\right)\), \(B\left(\displaystyle\frac{3}{2};0\right)\) nên
\(\begin{cases}\displaystyle\frac{9}{4}a-\displaystyle\frac{3}{2}b=-\displaystyle\frac{9}{4}\\\displaystyle\frac{9}{4}a+\displaystyle\frac{3}{2} b=-\displaystyle\frac{9}{4}\end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases}a=-1\\b=0.\end{cases}\)
Do đó \((P)\colon y=-x^{2}+\displaystyle\frac{9}{4}\).
Gọi \(S\) (m\(^2\)) là diện tích kính cần lắp. Ta có \(S\) bằng diện tích hình phẳng \((H)\) giới hạn bởi parabol, trục hoành và các đường thẳng \(x=-\displaystyle\frac{3}{2}\), \(x=\displaystyle\frac{3}{2}\).
\(S=\displaystyle\int\limits_{-\frac{3}{2}}^{\frac{3}{2}}\left(-x^{2}+\displaystyle\frac{9}{4}\right)\mathrm{\,d}x=\left(-\displaystyle\frac{x^{3}}{3}+\displaystyle\frac{9}{4} x\right)\Bigg|_{-\tfrac{3}{2}} ^{\tfrac{3}{2}}=\displaystyle\frac{9}{2}\) (m\(^2\)).
Vậy diện tích kính cần lắp là \(\displaystyle\frac{9}{2}\) m\(^2\).
Câu 45:
Trên cửa sổ có dạng hình chữ nhật, hoạ sĩ thiết kế logo hình con cá cho một doanh nghiệp kinh doanh hải sản. Logo là hình phẳng giới hạn bởi hai parabol với các kích thước được cho trong hình bên (đơn vị trên mỗi trục toạ độ là dm).
a) Lập phương trình các parabol \(y=f(x)\), \(y=g(x)\).
b) Tính diện tích của logo.
c) Logo chỉ cho phép \(50\%\) lượng ánh sáng đi qua. Lượng ánh sáng đi qua toàn bộ cửa sổ sau khi làm logo sẽ giảm bao nhiêu phần trăm (làm tròn kết quả đến hàng phần mười).
a) Giả sử parabol \(y=f(x)\) cho bởi công thức \(f(x)=ax^2+bx+c\) (\(a\neq 0\)). Do parabol \(y=f(x)\) đi qua điểm \(D(0;2)\) nên \(c=2\), suy ra \(f(x)=ax^2+bx+2\) (\(a\neq 0\)). Vì parabol \(y=f(x)\) đi qua các điểm \(C(-4;0)\) và \(E(4;0)\) nên ta có hệ
\begin{align*}\begin{cases} 16a-4b+2=0 \\ 16a+4b+2=0\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} a=-\displaystyle\frac{1}{8} \\ b=0.\end{cases}\end{align*}
Vậy \(f(x)=-\displaystyle\frac{1}{8}x^2+2\).
Giả sử parabol \(y=g(x)\) cho bởi \(g(x)=a_1x^2+b_1x+c_1\) (\(a_1\neq 0\)). Do parabol \(y=g(x)\) đi qua điểm \(G(0;-3)\) nên \(c_1=-3\), suy ra \(g(x)=a_1x^2+b_1x-3\) (\(a_1\neq 0\)). Vì parabol \(y=g(x)\) đi qua các điểm \(C(-4;0)\) và \(E(4;0)\) nên ta có
\begin{align*}\begin{cases} 16a_1-4b_1-3=0 \\ 16a_1+4b_1-3=0\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} a_1=\displaystyle\frac{3}{16} \\ b_1=0.\end{cases}\end{align*}
Vậy \(g(x)=\displaystyle\frac{3}{16}x^2-3\).
b) Diện tích của logo là
\begin{eqnarray*}S&=&\displaystyle\int\limits_{-5}^{-4} \left|f(x)-g(x)\right| \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{-4}^{4} \left|f(x)-g(x)\right| \mathrm{\,d}x\\&=&\displaystyle\int\limits_{-5}^{-4} \left[g(x)-f(x)\right] \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{-4}^{4} \left[f(x)-g(x)\right] \mathrm{\,d}x\\&=&\displaystyle\int\limits_{-5}^{-4} \left[\left(\displaystyle\frac{3}{16}x^2-3\right)-\left(-\displaystyle\frac{1}{8}x^2+2\right)\right] \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{-4}^{4} \left(-\displaystyle\frac{1}{8}x^2+2\right)-\left(\displaystyle\frac{3}{16}x^2-3\right) \mathrm{\,d}x\\&=&\displaystyle\int\limits_{-5}^{4} \left(\displaystyle\frac{5}{16}x^2-5\right) \mathrm{\,d}x+\displaystyle\int\limits_{-4}^{4} \left(-\displaystyle\frac{5}{16}x^2+5\right) \mathrm{\,d}x\\&=&\displaystyle\frac{5}{48}x^3\bigg|_{-5}^{-4}-5x\bigg|_{-5}^{-4}-\displaystyle\frac{5}{48}x^3\bigg|_{-4}^4+5x\bigg|_{-4}^4\\&=&\displaystyle\frac{305}{48}-5-\displaystyle\frac{640}{48}+40=\displaystyle\frac{1345}{48}.\end{eqnarray*}
c) Gọi \(t\) là lượng ánh sáng đi qua mỗi dm\(^2\) của logo. Suy ra lượng ánh sáng đi qua logo là \(\displaystyle\frac{1345}{48}t\). Mặt khác, diện tích của cửa sổ là \((8+1)\cdot (2+3)=45\) dm\(^2\) và lượng ánh sáng đi qua mỗi dm\(^2\) của phần cửa sổ nằm ngoài logo là \(2t\). Suy ra, lượng ánh sáng đi qua cửa sổ trước khi làm logo là \(45\cdot 2t=90t\) và lượng ánh sáng đi qua phần cửa sổ nằm ngoài logo là
\begin{align*}\left(45-\displaystyle\frac{1345}{48}\right)2t=\displaystyle\frac{815}{24}t.\end{align*}
Do đó, tổng lượng ánh sáng đi qua cửa sổ sau khi làm logo là
\begin{align*}\displaystyle\frac{1345}{48}t+\displaystyle\frac{815}{24}t=\displaystyle\frac{2975}{48}t.\end{align*}
Tỉ số phần trăm của lượng ánh sáng đi qua cửa sổ sau khi làm logo so với lượng ánh sáng đi qua cửa sổ trước khi làm logo là
\begin{align*}\left(\displaystyle\frac{2975t}{48}:(90t)\right)\cdot 100\%\approx 68{,}9\%.\end{align*}
Vậy lượng ánh sáng đi qua toàn bộ cửa sổ sau khi làm logo sẽ giảm đi xấp xỉ là
\begin{align*}100\%-68{,}9\%=31{,}1\%.\end{align*}
Câu 46:
Tính thể tích \(V\) của phần vật thể giới hạn bởi hai mặt phẳng \(x=1\) và \(x=3\), biết rằng khi cắt vật thể bởi mặt phẳng vuông góc với trục \(Ox\) tại điểm có hoành độ \(x\) (\(1\leq x\leq 3\)) thì phần chung giữa chúng là một hình chữ nhật có độ dài hai cạnh là \(3x\) và \(3x-2\).
Diện tích phần chung của vật thể và mặt phẳng cắt là
\(S(x)=3x(3x-2)=9x^2-6x.\)
Thể tích của vật thể là
\(V=\int\limits_1^3 \left(9x^2-6x\right)\mathrm{\,d}x=\left.\left(3x^3-3x^2\right)\right|_1^3=54\quad (\text{đvtt}).\)
Câu 47:
Tính thể tích của khối tròn xoay tạo thành khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường sau xung quanh trục \(Ox\):
a) \(y=1-x^2\), \( y=0\), \( x=-1\), \( x=1\);
b) \(y=\sqrt{25-x^2}\), \( y=0\), \( x=2\), \( x=4\).
a) Ta có \(V=\pi \displaystyle \int\limits_{-1}^1 \left(1-x^2\right)^2 \mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{16 \pi}{15}\).
b) Ta có \(V=\pi \displaystyle \int\limits_2^4 \left(\sqrt{25-x^2}\right)^2 \mathrm{\,d}x=\pi \displaystyle \int\limits_2^4 \left(25-x^2\right) \mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{94\pi}{3}\).
Câu 48:
Tính thể tích của khối tròn xoay tạo thành khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường sau quanh trục hoành:
a) \(y=\sqrt{2+\cos x}\), \(y=0\), \(x=0\), \(x=\displaystyle\frac{\pi}{2}\);
b) \(y=x^2-3x\), \(y=0\), \(x=0\), \(x=3\).
a) Thể tích khối tròn xoay là
\(V=\pi\int\limits_0^{\tfrac{\pi}{2}}(2+\cos x)\mathrm{\,d}x=\pi \left(2x+\sin x\right)\Big|_0^{\tfrac{\pi}{2}}=\pi^2+\pi\quad (\text{đvtt}).\)
b) Thể tích khối tròn xoay là
\begin{eqnarray*}V&=&\pi\int\limits_0^3\left(x^2-3x\right)^2\mathrm{\,d}x=\pi\int\limits_0^3\left(x^4-6x^3+9x^2\right)\mathrm{\,d}x\\&=&\pi \left.\left(\displaystyle\frac{x^5}{5}-\displaystyle\frac{3x^4}{2}+3x^3\right)\right|_0^3=\displaystyle\frac{81\pi}{10}\quad (\text{đvtt}).\end{eqnarray*}
Câu 49:
Tính thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường sau quanh trục hoành: \(y=\sqrt{x}-2\), \(y=0\), \(x=4\), \(x=9\).
Áp dụng công thức tính thể tích khối tròn xoay ta có \(V=\pi\displaystyle\int_{4}^{9}\left( \sqrt{x}-2\right)^{2}\mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{11\pi}{6}\).
Câu 50:
Tính thể tích \(V\) của phần vật thể giới hạn bởi hai mặt phẳng \(x=2\) và \(x=4\), biết rằng khi cắt vật thể bởi mặt phẳng vuông góc với trục \(Ox\) tại điểm có hoành độ \(x\) \((2 \leq x \leq 4)\) thì phần chung giữa mặt phẳng và vật thể là một hình vuông có độ dài cạnh bằng \(\sqrt{x^2-2}\).
Diện tích phần chung của vật thể và mặt phẳng là
\(S(x)=\left(\sqrt{x^2-2}\right)^2=x^2-2.\)
Thể tích của vật thể là
\[V=\int\limits_2^4 \left(x^2-2\right)\,\mathrm{d}x= \left. \left(\displaystyle\frac{x^3}{3}-2x\right)\right|_2^4 =\displaystyle\frac{44}{3}.\]
Câu 51:
Tính thể tích của khối tròn xoay tạo thành khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường sau quanh trục hoành:
a) \(y=\cos\displaystyle\frac{x}{2}\), \(y=0\), \(x=0\), \(x=\pi\);
b) \(y=x^2-2 x\), \(y=0\), \(x=0\), \(x=2\).
a) Thể tích vật thể tròn xoay tạo thành là
\(V=\pi\int\limits_{0}^{\pi} \cos ^{2} \frac{x}{2} \mathrm{\,d} x=\pi \int\limits_{0}^{\pi} \frac{1+\cos x}{2} \mathrm{\,d}x=\frac{\pi}{2}(x+\sin x)\Big|_{0} ^{\pi}=\frac{\pi^{2}}{2}.\)
b) Thể tích khối tròn xoay tạo thành là
\(V=\pi\int\limits_{0}^{2}\left(x^{2}-2 x\right)^{2} \mathrm{~d} x=\pi\int\limits_{0}^{2}\left(x^{4}-4 x^{3}+4 x^{2}\right)\mathrm{\,d}x=\pi\left(\frac{x^{5}}{5}-x^{4}+\frac{4}{3} x^{3}\right)\Bigg|_{0} ^{2}=\frac{16 \pi}{15}.\)
Câu 52:
Tính thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay hình phẳng giới hạn bởi các đường \(y=\sqrt{x}-1\), \(y=0\),\( x=1\), \(x=4\).
Thể tích khối tròn xoay tạo thành là
\(V=\int\limits_1^4\left(\sqrt{x}-1\right)^2\,\mathrm{d}x=\int\limits_1^4\left(x-2\sqrt{x}+1\right)\,\mathrm{d}x=\left.\left(\displaystyle\frac{x^2}{2}-\displaystyle\frac{4\sqrt{x^3}}{3}+x\right)\right|_1^4=\displaystyle\frac{7}{6}.\)
Câu 53:
Trong mặt phẳng toạ độ \(Oxy\), cho hình thang \(OABC\) có \(A(0;1)\), \(B(2;2)\) và \(C(2;0)\) (hình bên). Tính thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay hình thang \(OABC\) quanh trục \(Ox\).
Gọi đường thẳng \(AB\) có dạng \(y=ax+b\).
Vì đường thẳng đi qua hai điểm \(A(0;1), B(2;2)\) nên ta có hệ phương trình \(\begin{cases}b=1\\2a+b=2\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}a=\displaystyle\frac{1}{2}\\b=1\end{cases}\).
Vậy \(y=\displaystyle\frac{1}{2}x+1\).
Thể tích cần tìm là
\(V=\pi\displaystyle\int\limits_{0}^{2} \left(\displaystyle\frac{1}{2}x+1\right)^2\mathrm{\,d}x=\pi\displaystyle\int\limits_{0}^{2} \left(\displaystyle\frac{1}{4}x^2+x+1\right)\mathrm{\,d}x=\pi\left(\displaystyle\frac{x^3}{12}+\displaystyle\frac{x^2}{2}+x\right)\bigg|_{0}^{2}=\displaystyle\frac{14}{3}\pi\).
Câu 54:
Gọi \(D\) là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y=1+\displaystyle\frac{1}{x}\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=1\), \(x=2\). Tính thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay \(D\) quanh trục \(Ox\).
Thể tích cần tìm là
\begin{align*}V&=\pi\displaystyle\int\limits_{1}^{2} \left(1+\displaystyle\frac{1}{x}\right)^2\mathrm{\,d}x=\pi\displaystyle\int\limits_{1}^{2} \left(1+\displaystyle\frac{2}{x}+\displaystyle\frac{1}{x^2}\right)\mathrm{\,d}x\\&=\pi\left(x+2\ln|x|-\displaystyle\frac{1}{x}\right)\bigg|_1^2=\pi\left(\displaystyle\frac{3}{2}+2\ln2 \right).\end{align*}
Câu 55:
Trên mặt phẳng tọa độ \(Oxy\), vẽ nữa đường tròn tâm \(O\), bán kính \(r=2\) nằm phía trên trục \(Ox\). Gọi \((D)\) là hình phẳng giới hạn bởi nửa đường tròn, trục \(Ox\) và hai đường thẳng \(x=-1\), \(x=1\). Tính thể tích khối tròn xoay tạo thành khi quay \((D)\) quanh trục \(Ox\).
Thể tích khối tròn xoay là
\(V=\pi \displaystyle \int_{-R}^{R} (R^2-x^2)\mathrm{d}x=\displaystyle \int_{-2}^{2} (2^2-x^2)\mathrm{d}x=\displaystyle\frac{32}{3}\).
Câu 56:
Sau khi đo kích thước của thùng rượu vang, bạn Quân xác định thùng rượu vang có dạng hình tròn xoay được tạo thành khi cho hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y=-0{,}011x^2-0,071x+40\), trục \(Ox\) và hai đường thẳng \(x=-35\), \(x=35\) quay trục \(Ox\). Tính thể tích thùng rượu vang đó, biết đơn vị trên mỗi trục tọa độ là centimét.
Ta có thể tích thùng rượu là
\begin{eqnarray*}V&=&\pi \displaystyle\int\limits_{-35}^{35} \left( -0{,}011x^2-0{,}071x+40 \right)^2 \mathrm{\,d}x\\&=&10^{-6} \pi \displaystyle\int\limits_{-35}^{35} \left( 11x^2+71x-40000 \right)^2 \mathrm{\,d}x\\&=&10^{-6} \pi \displaystyle\int\limits_{-35}^{35} \left( 121x^4+1562x^3-874959x^2 -568 \cdot 10^4 \cdot x +16\cdot 10^8 \right) \mathrm{\,d}x\\&=&10^{-6} \pi \left( \displaystyle\frac{121x^5}{5}+\displaystyle\frac{781x^4}{2}-291653x^3 -284 \cdot 10^4 \cdot x^2 +16\cdot 10^8 x\right) \bigg|_{-35}^{35}\\&\approx& 281275{,}6 \text{ cm}^3.\end{eqnarray*}
Câu 57:
Cô Hạnh đổ bê tông một đường đi trong vườn (phần được tô màu) với kích thước được cho trong hình bên. Biết rằng đường cong \(AB\) được cho bởi đồ thị của một hàm số liên tục và đường cong \(DC\) nhận được từ đường cong \(AB\) bằng cách tịnh tiến theo phương thẳng đứng lên phía trên \(2\) m. Ngoài ra cô Hạnh quyết định đổ bê tông dày \(15\) cm với giá tiền \(1\) m\(^3\) bê tông là \(1~080~000\) đồng. Tính số tiền cô Hạnh cần dùng để đổ bê tông con đường đó.
Xét hệ trục toạ độ \(Oxy\) như hình vẽ bên (đơn vị trên mỗi trục toạ độ là mét).
Trong hệ trục toạ độ đó, đường cong \(AB\) được cho bởi đồ thị của hàm số liên tục \(y=f(x)\), \(0\leq x\leq 10\).
Suy ra, đường cong \(DC\) được cho bởi đồ thị của hàm số liên tục \(y=f(x)+2\), \(0\leq x\leq 10\).
Áp dụng công thức tính diện tích ta có
\begin{align*}S_{\text{mặ đường }ABCD }=\displaystyle\int\limits_{0}^{10} \left[f(x)+2-f(x)\right] \mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{0}^{10} 2 \mathrm{\,d}x=2x\bigg|_0^{10}=20\text{ m}^2.\end{align*}
Do đó, thể tích khối bê tông dùng để đổ con đường là \(20\cdot 0{,}15=3\) m\(^3\).
Vậy số tiền cô Hạnh cần dùng để đổ bê tông con đường đó là \(1~080~000\cdot 3=3~240~000\) (đồng).
Câu 58:
Xét chiếc chén trong bộ ấm chén uống trà ở phần mở đầu, bạn Dương ước lượng được rằng chiếc chén được tạo thành khi cho hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(f(x)=0{,}14x^3-0{,}87x^2+1{,}92x+0{,}85\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=0\), \(x=3\) quay quanh trục \(Ox\) (đơn vị trên mỗi trục toạ độ là centimét). Tính thể tích của chiếc chén (làm tròn đến hàng đơn vị của centimét khối).
Thể tích khối tròn xoay tạo thành khi cho hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số
\(f(x)=0{,}14x^3-0{,}87x^2+1{,}92x+0{,}85\)
trục hoành và hai đường thẳng \(x=0\), \(x=3\) quay quanh trục \(Ox\) là
\begin{eqnarray*}V&=&\pi \displaystyle\int\limits_{0}^{3} \left(0{,}14x^3-0{,}87x^2+1{,}92x+0{,}85\right)^2 \mathrm{\,d}x\\&=&\pi \displaystyle\int\limits_{0}^{3} \left(0{,}019x^6-0{,}2436x^5+1{,}2945x^4-3{,}1028x^3+2{,}2074x^2+3{,}264x+0{,}7225\right) \mathrm{\,d}x\\&=&\pi \left(0{,}0028x^7-0{,}0406x^6+0{,}2589x^5-0{,}7757x^4+0{,}7358x^3+1{,}632x^2+0{,}7225x\right)\bigg|_{0}^3\\&=&13{,}3293\pi\approx 42 \text{ cm}^3.\end{eqnarray*}
Vậy thể tích của chiếc chén khoảng \(42\) cm\(^3\).
Câu 59:
Cho khối tròn xoay như hình bên.
a) Hình phẳng được giới hạn bởi các đường nào để khi quay quanh trục \(Ox\) được khối tròn xoay như hình bên.
b) Tính thể tích khối tròn xoay đó.
a) Hình phẳng được giới hạn bởi các đường \(y=x^2-4x+5\); \(y=0\); \(x=1\); \(x=4\).
b) Thể tích khối tròn xoay là
\begin{align*}V&=\pi\displaystyle\int\limits_1^4(x^2-4x+5)^2\mathrm{d}x\,=\pi\displaystyle\int\limits_1^4(x^4+16x^2+25-8x^3+10x^2-40x)\mathrm{d}x\,\\&=\pi\left(\displaystyle\frac{x^5}{5}-2x^4+\displaystyle\frac{26}{3}x^3-20x^2+25x\right)\Big|_1^4=\displaystyle\frac{78\pi}{5}.\end{align*}
Câu 60:
Một bình chứa nước có hình dạng như Hình \(11\). Biết rằng khi nước trong bình có chiều cao \(x (dm) (0 \le x \le 4)\) thì mặt nước là hình vuông có cạnh \(\sqrt{2+\displaystyle\frac{x^2}{4}}\) (dm). Tính dung tích của bình.
Dung tích của bình là
\[V=\displaystyle\int\limits_{0}^{4} S(x)\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{0}^{4} \left(2+\displaystyle\frac{x^2}{4}\right)\mathrm{\,d}x=\left(2x+\displaystyle\frac{x^3}{12}\right)\bigg|_0^4=\displaystyle\frac{40}{3}.\]
Câu 61:
Khi cắt một vật thể hình chiếc nêm bởi mặt phẳng vuông góc với trục \(Ox\) tại điểm có hoành độ \(x\) (\(-2\le x \le 2\)), mặt cắt là tam giác vuông có một góc \(45^\circ\) và độ dài một cạnh góc vuông là \(\sqrt{4-x^2}\) (dm). Tính thể tích của vật thể.
Thể tích vật thể cần tìm là
\(V=\displaystyle\int\limits_{-2}^{2} S(x)\mathrm{\,d}x=\displaystyle\int\limits_{-2}^{2} \displaystyle\frac{1}{2}\left(4-x^2\right)\mathrm{\,d}x=\displaystyle\frac{1}{2}\left(4x-\displaystyle\frac{x^3}{3}\right)\bigg|_{-2}^{2}=\displaystyle\frac{8}{3}-\left(-\displaystyle\frac{8}{3}\right)=\displaystyle\frac{16}{3}\).
Câu 62:
Một chiếc lều mái vòm có hình dạng như hình bên. Nếu cắt lều bằng mặt phẳng song song với mặt đáy và cách mặt đáy một khoảng \(x\) (m) \((0 \leq x \leq 3)\) thì được hình vuông có cạnh \(\sqrt{9-x^2}\) (m). Tính thể tích của lều.
Thể tích của lều là
\(V=\displaystyle \int_{a}^{b} S(x) \mathrm{d}x=\displaystyle \int_{0}^{3} (\sqrt{9-x^2})^2 \mathrm{d}x=18\ (m^2)\).
Câu 63:
Tính thể tích khối tròn xoay sinh ra khi quay quanh trục \(Ox\) hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số \(y=\sqrt{x}\), trục hoành và hai đường thẳng \(x=0\), \(x=1\).
Thể tích khối tròn xoay cần tính là
\(V=\pi \displaystyle\int_0^1f^2(x) \mathrm{\,d} x=\pi \displaystyle\int_0^1(\sqrt{x})^2 \mathrm{~d}x=\pi \displaystyle\int_0^1x \mathrm{~d}x=\left.\displaystyle\frac{\pi x^2}{2}\right|_0^1=\displaystyle\frac{\pi}{2}.\)
Câu 64:
Hình bên mô phỏng phần bên trong của một chậu cây có dạng khối tròn xoay tạo thành khi quay một phần của đồ thị hàm số \(y=\sqrt{x}+\displaystyle\frac{3}{2}\) với \(0 \leq x \leq 4\) quanh trục hoành. Tính thể tích phần bên trong (dung tích) của chậu cây, biết đơn vị trên các trục \(Ox\), \(Oy\) là decimét.
Thể tích phần trong của chậu cây là
\(\pi\displaystyle\int\limits_{0}^{4}\left(\sqrt{x}+\displaystyle\frac{3}{2}\right)^{2}\mathrm{\,d}x=\pi \displaystyle\int\limits_{0}^{4}\left(x+3x^{\tfrac{1}{2}}+\displaystyle\frac{9}{4}\right)\mathrm{\,d} x=\pi\left(\displaystyle\frac{x^{2}}{2}+2x^{\tfrac{3}{2}}+\displaystyle\frac{9}{4}x\right)\Bigg|_0^4=33\pi~(\mathrm{dm}^3).\)