„Integrálás - Területszámítás” változatai közötti eltérés
A Fizipedia wikiből
a (→Megoldás) |
(→Feladat) |
||
(egy szerkesztő egy közbeeső változata nincs mutatva) | |||
8. sor: | 8. sor: | ||
}} | }} | ||
== Feladat == | == Feladat == | ||
− | </noinclude><wlatex># Határozzuk meg az $ f_1 (x) = cos x $ és az $ f_2 (x) = \sqrt{ 1 - x^2}$ | + | </noinclude><wlatex># Határozzuk meg az $ f_1 (x) = \cos x $ és az $ f_2 (x) = \sqrt{ 1 - x^2}$ függvények által közrefogott területet a [-1,1] intervallumon!</wlatex><includeonly><wlatex>{{Végeredmény|content=$$T=2sin(1) - \frac{\pi}2$$}}</wlatex></includeonly><noinclude> |
+ | |||
== Megoldás == | == Megoldás == | ||
<wlatex>A keresett területet a $$T =\left| \int\limits _{-1} ^1 (f_1 (x) - f_2 (x)) dx \right| $$ képlettel határozhatjuk meg. Mivel a függvények párosak, elegendő a [0,1] intervallumon vett területet nézni, illetve külön vizsgálhatjuk a két függvény alatti területeket, így $T=T_1-T_2$. Másrészt az $f_2$ görbe egy egység sugarú félkör, tehát $T_2=\pi/2$-t kell kapjunk. | <wlatex>A keresett területet a $$T =\left| \int\limits _{-1} ^1 (f_1 (x) - f_2 (x)) dx \right| $$ képlettel határozhatjuk meg. Mivel a függvények párosak, elegendő a [0,1] intervallumon vett területet nézni, illetve külön vizsgálhatjuk a két függvény alatti területeket, így $T=T_1-T_2$. Másrészt az $f_2$ görbe egy egység sugarú félkör, tehát $T_2=\pi/2$-t kell kapjunk. | ||
− | Az 1. függvény primitívfüggvénye $F_1(x)=\sin x+c$, így $T_1=\sin(1)-\sin(-1)=2\sin(1)$. $F_2(x)$ | + | Az 1. függvény primitívfüggvénye $F_1(x)=\sin x+c$, így $T_1=\sin(1)-\sin(-1)=2\sin(1)$. $F_2(x)$ meghatározásához végezzük el az $x=\cos y$ helyettesítést: $$f_2 (y) = \sqrt{1- \cos^2 y} = |\sin y |,$$ de ha a párosság miatt csak a $0\le x \le 1$ intervallumon integrálunk, akkor $f_2 (y)=\sin y$, továbbá $$\frac {dx}{dy} = -\sin y,$$ $$dx= -\sin y dy ,$$ az új határok $x = 0$-nál $y =\frac { \pi}{2}$ és $x = 1 $-nél $y = 0$, ezzel $$\int\limits_ { x = 0} ^{ x = 1 } f_2 (x) dx = -\int\limits_ {y = \frac{ \pi}{2} } ^{ y = 0} \sin^2 y dy = \int\limits_ { \frac{ \pi}{2}} ^0 \left(\frac{\cos 2 y - 1}{2} \right) dy = \left[ \frac{\sin2y}{4} - \frac{y}{2} \right] _{ \frac{ \pi}{2}} ^0=0 + \frac { \pi }{4},$$ ami a teljes intervallumon valóban $\pi/2$. Végül a keresett terület $$T=2sin(1)-\frac{\pi}{2}$$</wlatex> |
</noinclude> | </noinclude> |
A lap jelenlegi, 2013. szeptember 5., 11:01-kori változata
Navigáció Pt·1·2·3 |
---|
Kísérleti fizika gyakorlat 1. |
Gyakorlatok listája: |
Integrálás |
Feladatok listája: |
© 2012-2013 BME-TTK, TÁMOP4.1.2.A/1-11/0064 |
Feladat
- Határozzuk meg az
és az
függvények által közrefogott területet a [-1,1] intervallumon!
Megoldás
A keresett területet a![\[T =\left| \int\limits _{-1} ^1 (f_1 (x) - f_2 (x)) dx \right| \]](/images/math/9/e/e/9ee889213a6b6e5c80d02ead6a903cd5.png)
![\setbox0\hbox{$T=T_1-T_2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/d/1/9/d1939064870e69eedf9d990fba7d555f.png)
![\setbox0\hbox{$f_2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/1/b/d/1bd91ad431e64429d18b3f81c9429440.png)
![\setbox0\hbox{$T_2=\pi/2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/a/1/7/a174ad777c393a5feab944b77c65ea81.png)
![\setbox0\hbox{$F_1(x)=\sin x+c$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/8/f/a/8fa2fc3cc7341113351ed6ba3c83849c.png)
![\setbox0\hbox{$T_1=\sin(1)-\sin(-1)=2\sin(1)$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/3/f/e/3fe79d4101ee48cb98daf8069370d013.png)
![\setbox0\hbox{$F_2(x)$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/c/c/4/cc480f11c44c40a048e327744088f251.png)
![\setbox0\hbox{$x=\cos y$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/1/9/7/197ad9c8ac10ecd297d85505636e434c.png)
![\[f_2 (y) = \sqrt{1- \cos^2 y} = |\sin y |,\]](/images/math/5/e/6/5e6ddf870f71754aec4897a3a3493eb1.png)
![\setbox0\hbox{$0\le x \le 1$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/d/1/3/d139d72831829515f01e7deed93d94f0.png)
![\setbox0\hbox{$f_2 (y)=\sin y$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/6/d/9/6d99aa6b43f63afb05386f69074c6fb9.png)
![\[\frac {dx}{dy} = -\sin y,\]](/images/math/4/d/3/4d39cd8cb014d7fd1cfdc44d4a2519cf.png)
![\[dx= -\sin y dy ,\]](/images/math/7/d/9/7d9bf718793591854798c78556e9857f.png)
![\setbox0\hbox{$x = 0$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/9/e/b/9eb01becf490bac22e74b2af68bc3cfb.png)
![\setbox0\hbox{$y =\frac { \pi}{2}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/5/2/9/52912569746acc78b9c5ff745f493139.png)
![\setbox0\hbox{$x = 1 $}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/0/5/1/0511606b2a14bd077e6ca8af2c90a679.png)
![\setbox0\hbox{$y = 0$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/d/6/c/d6c314532fce53e30bd0d47e7ab9cd76.png)
![\[\int\limits_ { x = 0} ^{ x = 1 } f_2 (x) dx = -\int\limits_ {y = \frac{ \pi}{2} } ^{ y = 0} \sin^2 y dy = \int\limits_ { \frac{ \pi}{2}} ^0 \left(\frac{\cos 2 y - 1}{2} \right) dy = \left[ \frac{\sin2y}{4} - \frac{y}{2} \right] _{ \frac{ \pi}{2}} ^0=0 + \frac { \pi }{4},\]](/images/math/8/a/4/8a446723658d6537aeac7a1decb7df27.png)
![\setbox0\hbox{$\pi/2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%](/images/math/d/6/3/d63181c66c037aa00bdc3a0c477393d9.png)
![\[T=2sin(1)-\frac{\pi}{2}\]](/images/math/4/8/c/48cf96de041ae005286cac93dbc7f5ca.png)