第 七 章   微 积 分 应 用

 

§7.1 定积分的几何应用

 

1. 平面图形的面积

定积分的应用,关键是把问题写成的形式,这时关键是把

的意义搞清楚,这个观点称为微元法。

比如要求以所围图形的面积,其中

连续,且。我们考虑从这个微元,它的面积可看成一个矩形,高近似地取,其面积。所以所围图形面积为

 

 

 

 

 

 

 

 


                                                       α

 

 

如果函数由极坐标给出,我们要求向径和函数围成

的面积(如右上图)。考虑从这个微元,它近似地可看成是个扇形,面积微元

,所以总面积

1 求曲线围成的图形面积。

画图如下,恰如“月上柳梢头,人约黄昏后”的一弯新月,切记做这类问题都要

画图,一是便于理解掌握,二是“诗配画”的意境是一个整体,绝不是单单几个公式一个答案所能涵盖的。

这里把写成写成,它

们是有两个交点的两条抛物线。

          

 

 

 

 


               

                                                                

 

 

2  求双纽线所围成的图形面积。

  作图如右上。

例3         求心脏线 围成的面积。

 


                             

 

 

 

 

 

 

 

 

        

          

          

          

由参数方程   围成的封闭图形,选点

围成的三角形作为微元,其面积

         

所以 

 

                      y

                               (x+x,y+y)

                                   (x,y)

 

 

                   (0,0)                   x

 

 

 

4  求旋轮线   轴围成的面积。

            

               

     

      

2 体积,弧长,侧面积

 

                                    A(x)

 

 

 


                       a                    b          x

 

 

设一物体位于平面之间,如果对任何,垂直于

轴的平面与该物体相交的截面积为已知,考虑从微元,其体积微元为

,故

 

                                         y=f(x)

 

 

 

 

                                       

 

如果有一曲边梯形,沿轴转,得一旋转体,其体积微元,故

。若该曲边曲线由参数方程   给出,则

                           y

 

 

                                         ds      dy

 

                                            dx

 

                             O                       x

 

 

考虑一段从弧长微元,勾股定理给出故弧长

           

特别地,曲线由给出时,

由参数方程  定义的一段曲线,绕轴旋转一周所得的旋转体,其表面积

微元 ,故表面积

    若曲线由定义,则旋转体侧表面积

若曲线由极坐标方程定义,则旋转体侧表面积

       

这是因为这时可看成参数方程

5  求两个半径相等,其轴垂直相交的圆柱面所围成

的立体的体积。

                                z

 

 

                                   a

 

 

                              x

                                         a

                           a            

                   x                                       y

 

 

 在八个卦限中立体是对称的,我们只要在第一卦限中体积再乘以 8 即可。过点

 作垂直于轴的平面,它于该立体在第一卦限所截图形为一正方形,边长,其面积为,故体积为

6  求抛物面与上半球面 所围

成的立体的体积。

                                     z