Cách tính diện tích hình phẳng ứng dụng tích phân - Toán 12
Ứng dụng hình học của tích phân - Từ điển Toán 12 Cách tính diện tích hình phẳng ứng dụng tích phân - Toán 12
Cách tính diện tích hình phẳng ứng dụng tích phân
1. Khái niệm tích phân
2. Công thức tính diện tích hình phẳng ứng dụng tích phân
3. Bài tập vận dụng
1. Khái niệm tích phân
Cho hàm số f(x) liên tục trên đoạn [a; b]. Nếu F(x) là một nguyên hàm của f(x) trên đoạn [a; b] thì hiệu số F(b) – F(a) được gọi là tích phân từ a đến b của hàm số f(x).
\(\int\limits_a^b {f(x)dx} = F(x)\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{^b}\\{_a}\end{array}} \right. = F(b) - F(a)\).
Trong đó:
+ \(\int\limits_a^b {} \) là dấu tích phân.
+ a và b là cận tích phân (a là cận dưới, b là cận trên).
+ f(x)dx là biểu thức dưới dấu tích phân.
+ f(x) là hàm số dưới dấu tích phân.
Lưu ý:
+ \(\int\limits_a^a {f(x)dx} = 0\);
+ \(\int\limits_a^b {f(x)dx} = - \int\limits_b^a {f(x)dx} \).
2. Công thức tính diện tích hình phẳng ứng dụng tích phân
Diện tích S của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số y = f(x) liên tục trên [a; b], trục hoành và hai đường thẳng x = a, x = b (a < b) được tính bằng công thức
\(S = \int\limits_a^b {\left| {f(x)} \right|dx} \).
Diện tích S của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số y = f(x), g(x) liên tục trên [a; b] và hai đường thẳng x = a, x = b được tính bằng công thức
\(S = \int\limits_a^b {\left| {f(x) - g(x)} \right|dx} \).
Ví dụ minh hoạ:
1) Tính diện tích hình phẳng (H) được giới hạn bởi đồ thị hai hàm số \(y = {x^2} - 2\), \(y = x\) và các đường thẳng x = -1, x = 2.

Giải:
Gọi S là diện tích hình phẳng cần tìm. Ta có:
\(S = \int\limits_{ - 2}^3 {\left| {{x^2} - 4} \right|dx} = S = \int\limits_{ - 2}^2 {\left| {{x^2} - 4} \right|dx} + S = \int\limits_2^3 {\left| {{x^2} - 4} \right|dx} \)
\(\int\limits_{ - 2}^2 {({x^2} - 4)dx} + \int\limits_2^3 {({x^2} - 4)dx} = \left( { - \frac{{{x^3}}}{3} + 4x} \right)\left| {\begin{array}{*{20}{c}}2\\{ - 2}\end{array} + } \right.\left( {\frac{{{x^3}}}{3} - 4x} \right)\left| {\begin{array}{*{20}{c}}3\\2\end{array}} \right. = 13\) (đvdt).
2) Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hai hàm số \(y = {x^2}\), \(y = 2 - x\) và hai đường thẳng x = 0, x = 2.

Giải:
Diện tích cần tìm là \(\int\limits_0^2 {\left| {{x^2} - (2 - x)} \right|dx} = \int\limits_0^2 {\left| {{x^2} + x - 2} \right|dx} \).
Ta có \({x^2} + x - 2 = 0 \Leftrightarrow \) x = 1 hoặc x = -2.
Vậy \(S = \int\limits_0^1 {\left| {{x^2} + x - 2} \right|dx} + \int\limits_1^2 {\left| {{x^2} + x - 2} \right|dx} = \left| {\int\limits_0^1 {\left( {{x^2} + x - 2} \right)dx} } \right| + \left| {\int\limits_1^2 {\left( {{x^2} + x - 2} \right)dx} } \right|\)
\( = \left| {\left( {\frac{{{x^3}}}{3} + \frac{{{x^2}}}{2} - 2x} \right)\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1\\0\end{array}} \right.} \right| + \left| {\left( {\frac{{{x^3}}}{3} + \frac{{{x^2}}}{2} - 2x} \right)\left| {\begin{array}{*{20}{c}}2\\1\end{array}} \right.} \right| = \left| { - \frac{7}{6}} \right| + \left| {\frac{{11}}{6}} \right| = 3\).
3. Bài tập vận dụng
Diện tích S của hình phẳng giới hạn bởi các đường thẳng \(y = {x^2}\), y = -1, x = 0, x = 1 được tính bởi công thức nào sau đây?

Gợi ý