Для визуализации и вычисления площади криволинейной трапеции, ограниченной функцией ( f(x) = x^2 + 4 ) и осью ( Ox ), а также вертикальными линиями ( x = -1 ) и ( x = 1 ), начнем с графика функции.
Шаг 1: Построение графика функции
Функция ( f(x) = x^2 + 4 ) — это парабола, открывающаяся вверх, с вершиной в точке ( (0, 4) ).
При ( x = -1, f(-1) = (-1)^2 + 4 = 5 ).При ( x = 1, f(1) = 1^2 + 4 = 5 ).При ( x = 0, f(0) = 0^2 + 4 = 4 ).
Таким образом, пределы по оси ( x ) включают точки ( (-1, 5) ) и ( (1, 5) ).
Шаг 2: Вычисление площади
Площадь криволинейной трапеции можно найти, вычислив определенный интеграл функции между пределами ( x = -1 ) и ( x = 1 ):
Для визуализации и вычисления площади криволинейной трапеции, ограниченной функцией ( f(x) = x^2 + 4 ) и осью ( Ox ), а также вертикальными линиями ( x = -1 ) и ( x = 1 ), начнем с графика функции.
Шаг 1: Построение графика функцииФункция ( f(x) = x^2 + 4 ) — это парабола, открывающаяся вверх, с вершиной в точке ( (0, 4) ).
При ( x = -1, f(-1) = (-1)^2 + 4 = 5 ).При ( x = 1, f(1) = 1^2 + 4 = 5 ).При ( x = 0, f(0) = 0^2 + 4 = 4 ).Таким образом, пределы по оси ( x ) включают точки ( (-1, 5) ) и ( (1, 5) ).
Шаг 2: Вычисление площадиПлощадь криволинейной трапеции можно найти, вычислив определенный интеграл функции между пределами ( x = -1 ) и ( x = 1 ):
[
S = \int{-1}^{1} f(x) \, dx = \int{-1}^{1} (x^2 + 4) \, dx
]
Теперь посчитаем интеграл по частям:
[
Сначала посчитаем ( \int_{-1}^{1} x^2 \, dx ):S = \int{-1}^{1} (x^2 + 4) \, dx = \int{-1}^{1} x^2 \, dx + \int_{-1}^{1} 4 \, dx
]
[
\int x^2 \, dx = \frac{x^3}{3}
]
Пределы от (-1) до (1):
[
Теперь посчитаем ( \int_{-1}^{1} 4 \, dx ):\left[ \frac{x^3}{3} \right]_{-1}^{1} = \left( \frac{1^3}{3} - \frac{(-1)^3}{3} \right) = \frac{1}{3} - \left(-\frac{1}{3}\right) = \frac{1}{3} + \frac{1}{3} = \frac{2}{3}
]
[
\int 4 \, dx = 4x
]
Пределы от (-1) до (1):
[
Шаг 3: Сложение полученных значений\left[ 4x \right]_{-1}^{1} = 4(1) - 4(-1) = 4 + 4 = 8
]
Теперь сложим результаты интегралов:
[
S = \int{-1}^{1} x^2 \, dx + \int{-1}^{1} 4 \, dx = \frac{2}{3} + 8 = \frac{2}{3} + \frac{24}{3} = \frac{26}{3}
]
Таким образом, площадь криволинейной трапеции, ограниченной заданной функцией, составляет:
[
\boxed{\frac{26}{3}}
]