YOMEDIA
NONE

Bài tập 3.36 trang 179 SBT Toán 12

Bài tập 3.36 trang 179 SBT Toán 12

Trong các cặp hình phẳng giới hạn bởi các đường sau, cặp nào có diện tích bằng nhau?

a) \(\{ y = x + \sin x,y = x\) với \(0 \le x \le \pi \} \) và \(\{ y = x + \sin x,y = x\) với \(\pi  \le x \le 2\pi \} \)

b) \(\{ y = \sin x,y = 0\) với \(0 \le x \le \pi \} \) và với \(\{ y = \cos x,y = 0\) với \(0 \le x \le \pi \} \)

c) \(\{ y = \sqrt x ,y = {x^2}\} \) và \(\{ y = \sqrt {1 - {x^2}} ,y = 1 - x\} \)

ATNETWORK

Hướng dẫn giải chi tiết

a) Ta có:

\(\begin{array}{l}
x + \sin x = x \Leftrightarrow \sin x = 0\\
 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}
{x = 0}\\
{x = \pi }
\end{array}} \right.
\end{array}\)

Khi đó:

\(\begin{array}{l}
{S_1} = \int \limits_0^\pi  \left| {x + \sin x - x} \right|dx\\
 = \int \limits_0^\pi  \left| {\sin x} \right|dx = \int \limits_0^\pi  \sin xdx\\
 =  - \left. {\cos x} \right|_0^\pi \\
 =  - \cos \pi  + \cos 0 = 1 + 1 = 2
\end{array}\)

\(\begin{array}{l}
{S_2} = \int \limits_\pi ^{2\pi } \left| {x + \sin x - x} \right|dx\\
 = \int \limits_\pi ^{2\pi } \left| {\sin x} \right|dx = \int \limits_\pi ^{2\pi } \left( { - \sin x} \right)dx\\
 = \left. {\cos x} \right|_\pi ^{2\pi }\\
 = \cos 2\pi  - \cos \pi  = 1 + 1 = 2
\end{array}\)

Do đó S1 = S2.

b) \({S_1} = \int \limits_0^\pi  \left| {\sin x} \right|dx = \int \limits_0^\pi  \sin xdx\)

\(\begin{array}{l}
 =  - \left. {\cos x} \right|_0^\pi \\
 =  - \cos \pi  + \cos 0 = 1 + 1 = 2
\end{array}\)

\(\begin{array}{l}
{S_2} = \int \limits_0^\pi  \left| {\cos x} \right|dx\\
 = \int \limits_0^{\frac{\pi }{2}} \left| {\cos x} \right|dx + \int \limits_{\frac{\pi }{2}}^\pi  \left| {\cos x} \right|dx\\
 = \int \limits_0^{\frac{\pi }{2}} \cos xdx - \int \limits_{\frac{\pi }{2}}^\pi  \cos xdx\\
 = \left. {\sin x} \right|_0^{\frac{\pi }{2}} - \left. {\sin x} \right|_{\frac{\pi }{2}}^\pi \\
 = \sin \frac{\pi }{2} - \sin 0 - \sin \pi  + \sin \frac{\pi }{2}\\
 = 1 - 0 - 0 + 1 = 2
\end{array}\)

Do đó S1 = S2.

c) Ta có: 

\(\begin{array}{l}
\sqrt x  = {x^2} \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x \ge 0\\
x = {x^4}
\end{array} \right.\\
 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x \ge 0\\
x({x^3} - 1) = 0
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x = 0\\
x = 1
\end{array} \right.
\end{array}\)

Khi đó

\(\begin{array}{l}
{S_1} = \int \limits_0^1 \left| {\sqrt x  - {x^2}} \right|dx\\
 = \left| {\int \limits_0^1 \left( {\sqrt x  - {x^2}} \right)dx} \right|\\
 = \left| {\left. {\left( {\frac{2}{3}{x^{\frac{3}{2}}} - \frac{{{x^3}}}{3}} \right)} \right|_0^1} \right| = \left| {\frac{2}{3} - \frac{1}{3}} \right| = \frac{1}{3}
\end{array}\)

\(\begin{array}{l}
\sqrt {1 - {x^2}}  = 1 - x\\
 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
1 - x \ge 0\\
1 - {x^2} = {(1 - x)^2}
\end{array} \right.\\
 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x \le 1\\
1 - {x^2} = 1 - 2x + {x^2}
\end{array} \right.\\
 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x \le 1\\
2{x^2} - 2x = 0
\end{array} \right.\\
 \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x \le 1\\
\left[ \begin{array}{l}
x = 0\\
x = 1
\end{array} \right.
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
x = 0\\
x = 1
\end{array} \right.
\end{array}\)

Khi đó 

\(\begin{array}{l}
{S_2} = \int \limits_0^1 \left| {\sqrt {1 - {x^2}}  - \left( {1 - x} \right)} \right|dx\\
 = \int \limits_0^1 \left| {\sqrt {1 - {x^2}}  - 1 + x} \right|dx\\
 = \left| {\int \limits_0^1 \left( {\sqrt {1 - {x^2}}  - 1 + x} \right)dx} \right|\\
 = \left| {\int \limits_0^1 \sqrt {1 - {x^2}} dx - \int \limits_0^1 dx + \int \limits_0^1 xdx} \right|\\
 = \left| {\int \limits_0^1 \sqrt {1 - {x^2}} dx - 1 + \frac{1}{2}} \right| = \left| {I - \frac{1}{2}} \right|\\

\end{array}\)

Tính \(I = \int \limits_0^1 \sqrt {1 - {x^2}} dx\)

Đặt \(x = \sin t \Rightarrow dx = \cos tdt\)

\(\begin{array}{l}
 \Rightarrow I = \int \limits_0^{\frac{\pi }{2}} \sqrt {1 - {{\sin }^2}t} .\cos tdt\\
 = \int \limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\cos ^2}tdt = \frac{1}{2}\int \limits_0^{\frac{\pi }{2}} \left( {1 + \cos 2t} \right)dt\\
 = \frac{1}{2}\left. {\left( {t + \frac{{\sin 2t}}{2}} \right)} \right|_0^{\frac{\pi }{2}} = \frac{1}{2}.\frac{\pi }{2} = \frac{\pi }{4}
\end{array}\)

Do đó S1 ≠ S2.

-- Mod Toán 12 HỌC247

Nếu bạn thấy hướng dẫn giải Bài tập 3.36 trang 179 SBT Toán 12 HAY thì click chia sẻ 
YOMEDIA
AANETWORK
 

 

YOMEDIA
ATNETWORK
ON