Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Toán lớp 12 Bài 4: Ứng dụng hình học của tích phân chi tiết sách Toán 12 Tập 2 Cánh diều giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Toán 12. Mời các bạn đón xem:
Giải bài tập Toán 12 Bài 4: Ứng dụng hình học của tích phân
Thể tích của các khối tròn xoay được tính như thế nào?
Lời giải:
Sau bài học này ta biết được để tính thể tích của các khối tròn xoay, ta cần xác định khối tròn xoay đó được giới hạn bởi các đồ thị hàm số nào, sau đó, sử dụng tích phân để giải quyết.
a) Quan sát Hình 11, hãy cho biết các hình phẳng H1, H2, H3 lần lượt được giới hạn bởi các đường thẳng và đồ thị hàm số nào.
b) Tính diện tích của các hình phẳng đó.
c) Gọi H là hợp của các hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x), trục hoành và các đường thẳng x = 0, x = 3. Chứng tỏ rằng diện tích SH của hình phẳng H bằng
Lời giải:
a) Quan sát Hình 11, ta thấy:
+ Hình phẳng H1 được giới hạn bởi các đường thẳng x = 0, x = 1, trục Ox và đồ thị hàm số y = f(x) = x3 – 2x2 – x + 2.
+ Hình phẳng H2 được giới hạn bởi các đường thẳng x = 1, x = 2, trục Ox và đồ thị hàm số y = f(x) = x3 – 2x2 – x + 2.
+ Hình phẳng H3 được giới hạn bởi các đường thẳng x = 2, x = 3, trục Ox và đồ thị hàm số y = f(x) = x3 – 2x2 – x + 2.
b) Ta có:
Do đó, .
c) Ta có:
Lời giải:
Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị của hàm số y = x2 – 2x, trục Ox và hai đường thẳng x = – 1, x = 3 là:
Hoạt động 2 trang 30 Toán 12 Tập 2: Cho các hàm số y = 2x, y = x.
Gọi S1 là diện tích hình phẳng giới hạn bởi trục Ox, hai đường thẳng x = 1, x = 2 và đồ thị hàm số y = 2x.
Gọi S2 là diện tích hình phẳng giới hạn bởi trục Ox, hai đường thẳng x = 1, x = 2 và đồ thị hàm số y = x.
Gọi S là diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đồ thị hàm số y = 2x, y = x và hai đường thẳng x = 1, x = 2 (Hình 14).
a) Biểu diễn S theo S1, S2.
b) So sánh S và
Lời giải:
a) Quan sát Hình 14, ta thấy S = S1 – S2.
b) Ta có ; .
Khi đó, S = S1 – S2 = .
Mà .
Vậy
Lời giải:
Ta có: 10 – x2 > x2 + 2 với mọi x ∈ [– 2; 2].
Do đó, diện tích hình phẳng giới hạn bởi các đồ thị hàm số y = 10 – x2, y = x2 + 2 và hai đường thẳng x = – 2, x = 2 là:
a) Tính S(x).
b) So sánh thể tích khối lập phương đó với
Lời giải:
a) Ta có S(x) = 12 = 1.
b) Thể tích khối lập phương là V = 13 = 1.
Ta có .
Vậy thể tích khối lập phương đó bằng
Lời giải:
Thể tích của vật thể đã cho là:
Đặt OI = b, OI' = a (a < b). Một mặt phẳng (P) vuông góc với trục Ox tại x (a ≤ x ≤ b), cắt khối chóp cụt đều theo hình phẳng có diện tích S(x). Người ta chứng minh rằng S(x) = . Tính thể tích khối chóp cụt đều đó.
Lời giải:
Thể tích khối chóp cụt đều đó là:
.
Vì hay và h = b – a nên
.
a) Tìm hàm số y = f(x).
b) Quay nửa hình tròn đó quanh trục hoành, ta nhận được hình cầu tâm O bán kính r (Hình 25). Xét điểm M(x; f(x)) (– r ≤ x ≤ r) nằm trên nửa đường tròn tâm O bán kính r. Gọi H(x; 0) là hình chiếu của điểm M trên trục Ox. Khi quay nửa hình tròn quanh trục hoành, đoạn thẳng HM tạo nên một hình tròn tâm H bán kính f(x).
Tính diện tích S(x) của hình tròn đó theo f(x).
Từ đó, sử dụng công thức tính thể tích vật thể, hãy tính thể tích V của hình cầu tâm O bán kính r.
Lời giải:
a) Hàm số y = f(x) chính là phương trình của nửa đường tròn tâm O, bán kính r.
Ta có phương trình đường tròn tâm O, bán kính r là x2 + y2 = r2.
Suy ra y = f(x) = (do nửa đường tròn nằm phía trên trục Ox (Hình 24)).
b) Hình tròn tâm H bán kính f(x) có diện tích là S(x) = πf2(x).
Thể tích của hình cầu tâm O bán kính r là:
Lời giải:
Thể tích khối tròn xoay khi cho hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số f(x) = , trục hoành và hai đường thẳng x = 0, , quay quanh trục Ox là:
Bài tập
Bài 1 trang 39 Toán 12 Tập 2: Hình thang cong ABCD ở Hình 28 có diện tích bằng:
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Hình thang cong ABCD được giới hạn bởi đồ thị các hàm số , y = – x + 3 và hai đường thẳng x = 1, x = 2.
Ta có với mọi x ∈ [1; 2].
Vậy diện tích của hình thang cong đó là:
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Thể tích khối tròn xoay tạo thành khi cho hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số , trục hoành và hai đường thẳng x = 0, x = 2 quay quanh trục Ox là:
Bài 3 trang 40 Toán 12 Tập 2: Cho đồ thị hàm số y = ex và hình phẳng được tô màu như Hình 29.
a) Hình phẳng đó được giới hạn bởi các đường nào?
b) Tính diện tích hình phẳng đó.
Lời giải:
a) Hình phẳng được tô màu trên Hình 29 được giới hạn bởi đồ thị hàm số y = ex, trục Ox và hai đường thẳng x = – 1, x = 1.
b) Diện tích hình phẳng đó là:
a) Hình phẳng đó được giới hạn bởi các đường nào?
b) Tính diện tích hình phẳng đó.
Lời giải:
a)
Hình phẳng được tô màu trên Hình 30 được giới hạn bởi đồ thị các hàm số y = x + 1, và các đường thẳng x = 1, x = 2.
b) Ta có x + 1 > với mọi x ∈ [1; 2].
Vậy diện tích hình phẳng đó là:
Bài 5 trang 40 Toán 12 Tập 2: Cho đồ thị hàm số và khối tròn xoay như Hình 31.
a) Hình phẳng được giới hạn bởi các đường nào để khi quay quanh trục Ox ta được khối tròn xoay như Hình 31?
b) Tính thể tích khối tròn xoay đó.
Lời giải:
a) Hình phẳng được giới hạn bởi đồ thị hàm số , trục hoành và hai đường thẳng x = 1, x = 2. Khi qua hình phẳng này quanh trục Ox, ta được khối tròn xoay như Hình 31.
b) Thể tích khối tròn xoay đó là:
Bài 6 trang 40 Toán 12 Tập 2: Cho đồ thị hàm số y = f(t) như Hình 32.
a) Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(t), trục Ot và hai đường thẳng t = 0, t = 2.
b) Hỏi biểu thị cho phần diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường nào trong Hình 32.
Lời giải:
a)
Hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(t), trục Ot và hai đường thẳng t = 0, t = 2 là hình thang vuông OABC (xem hình dưới).
Ta có SOABC = .
Vậy diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(t), trục Ot và hai đường thẳng t = 0, t = 2 bằng 3.
b) Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(t), trục Ot và hai đường thẳng t = 0, t = 1 là: .
Do đó, biểu thị cho phần diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(t), trục Ot và hai đường thẳng t = 0, t = 1.
Lời giải:
Chọn hệ tọa độ Oxy với gốc tọa độ O trùng với chân cửa bên trái như hình dưới đây.
Gọi đồ thị hàm số biểu thị cho cửa đã cho có dạng y = ax2 + bx + c (a ≠ 0).
Đồ thị hàm số này đi qua gốc tọa độ O(0; 0) và các điểm (35; 21), (70; 0) nên
Suy ra .
Diện tích mặt kính cần lắp V là diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số , trục Ox và hai đường thẳng x = 0, x = 70.
Ta có (m2).
Hãy tính diện tích hình phẳng tô màu xanh trong Hình 34, biết đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét.
Lời giải:
Hình phẳng tô màu xanh trong Hình 34 được giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x), các đường thẳng y = 5, x = – 5, x = 10.
Diện tích hình phẳng này là:
Bài 9 trang 41 Toán 12 Tập 2: Cho tam giác vuông OPM có cạnh OP nằm trên trục Ox. Giả sử
Gọi 𝒩 là khối tròn xoay thu được khi quay tam giác đó xung quanh trục Ox (Hình 35). Tính thể tích của 𝒩 theo α và ℓ.
Lời giải:
Cách 1:
Tam giác OMP là tam giác vuông tại P nên:
OP = OM ∙ = ℓ ∙ cos α;
MP = OM ∙ = ℓ ∙ sin α;
Khi đó, điểm M có tọa độ là . Suy ra .
Suy ra yM = xM ∙ tan α. Do đó điểm M thuộc đường thẳng y = x ∙ tan α.
Lại có điểm O cũng thuộc đường thẳng trên nên phương trình đường thẳng OM là:
y = x ∙ tan α.
Khi đó, tam giác OPM là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = x ∙ tan α, trục Ox và hai đường thẳng x = 0, x = ℓ ∙ cos α. Khối tròn xoay 𝒩 là khối tròn xoay thu được khi quay hình phẳng trên quanh trục Ox.
Thể tích khối tròn xoay này là:
.
Cách 2:
Tam giác OMP là tam giác vuông tại P nên:
OP = OM ∙ = ℓ ∙ cos α;
MP = OM ∙ = ℓ ∙ sin α;
Khi quay tam giác OPM quanh trục Ox ta được khối nón tròn xoay có bán kính đáy là r = MP = ℓ ∙ sin α và chiều cao h = OP = ℓ ∙ cos α.
Thể tích khối nón là:
Lời giải:
Thể tích thùng rượu vang đó là:
Xem thêm các bài giải bài tập Toán lớp 12 Cánh diều hay, chi tiết khác:
§4. Ứng dụng hình học của tích phân
Chủ đề 2. Thực hành tạo đồng hồ Mặt Trời