Чтобы найти площадь фигуры, ограниченной кривой y2=2x+1 y^2 = 2x + 1 y2=2x+1, прямой x−y=1 x - y = 1 x−y=1, и вертикальной прямой x=0 x = 0 x=0, мы сначала определим точки пересечения этих линий.
Шаг 1: Найдем точки пересечения
Подставим уравнение прямой x−y=1 x - y = 1 x−y=1 в уравнение параболы y2=2x+1 y^2 = 2x + 1 y2=2x+1.
Из уравнения прямой выразим x x x: x=y+1
x = y + 1 x=y+1
Решим это квадратное уравнение: (y−3)(y+1)=0
(y - 3)(y + 1) = 0 (y−3)(y+1)=0
Таким образом, y=3 y = 3 y=3 и y=−1 y = -1 y=−1.
Теперь подставим эти значения y y y обратно в уравнение прямой, чтобы найти соответствующие значения x x x:
Для y=3 y = 3 y=3: x=3+1=4
x = 3 + 1 = 4 x=3+1=4Для y=−1 y = -1 y=−1: x=−1+1=0
x = -1 + 1 = 0 x=−1+1=0
Таким образом, у нас есть две точки пересечения: (4,3) (4, 3) (4,3) и (0,−1) (0, -1) (0,−1).
Шаг 2: Найдем область
Теперь определим конец отрезка по оси x x x от x=0 x = 0 x=0 до x=4 x = 4 x=4.
Шаг 3: Подсчитаем площадь области
Площадь ограниченная линиями можно найти с помощью интеграла.
Пользуясь горизонтальным сечением, на области от x=0 x=0 x=0 до x=4 x=4 x=4 верхняя функция y y y — это часть параболы y=2x+1 y = \sqrt{2x + 1} y=2x+1, а нижняя функция — это линия y=x−1 y = x - 1 y=x−1.
Таким образом, можем записать интеграл для площади:
Чтобы найти площадь фигуры, ограниченной кривой y2=2x+1 y^2 = 2x + 1 y2=2x+1, прямой x−y=1 x - y = 1 x−y=1, и вертикальной прямой x=0 x = 0 x=0, мы сначала определим точки пересечения этих линий.
Шаг 1: Найдем точки пересечения
Подставим уравнение прямой x−y=1 x - y = 1 x−y=1 в уравнение параболы y2=2x+1 y^2 = 2x + 1 y2=2x+1.
Из уравнения прямой выразим x x x:
x=y+1 x = y + 1
x=y+1
Подставим это значение в уравнение параболы:
y2=2(y+1)+1 y^2 = 2(y + 1) + 1
y2=2(y+1)+1 y2=2y+2+1 y^2 = 2y + 2 + 1
y2=2y+2+1 y2−2y−3=0 y^2 - 2y - 3 = 0
y2−2y−3=0
Решим это квадратное уравнение:
(y−3)(y+1)=0 (y - 3)(y + 1) = 0
(y−3)(y+1)=0 Таким образом, y=3 y = 3 y=3 и y=−1 y = -1 y=−1.
Теперь подставим эти значения y y y обратно в уравнение прямой, чтобы найти соответствующие значения x x x:
Для y=3 y = 3 y=3:x=3+1=4 x = 3 + 1 = 4
x=3+1=4Для y=−1 y = -1 y=−1:
x=−1+1=0 x = -1 + 1 = 0
x=−1+1=0
Таким образом, у нас есть две точки пересечения: (4,3) (4, 3) (4,3) и (0,−1) (0, -1) (0,−1).
Шаг 2: Найдем область
Теперь определим конец отрезка по оси x x x от x=0 x = 0 x=0 до x=4 x = 4 x=4.
Шаг 3: Подсчитаем площадь области
Площадь ограниченная линиями можно найти с помощью интеграла.
Пользуясь горизонтальным сечением, на области от x=0 x=0 x=0 до x=4 x=4 x=4 верхняя функция y y y — это часть параболы y=2x+1 y = \sqrt{2x + 1} y=2x+1 , а нижняя функция — это линия y=x−1 y = x - 1 y=x−1.
Таким образом, можем записать интеграл для площади:
P=∫04(2x+1−(x−1))dx P = \int_0^4 \left( \sqrt{2x + 1} - (x - 1) \right) dx
P=∫04 (2x+1 −(x−1))dx
Шаг 4: Вычислим интеграл
Раскроем integrand:
P=∫04(2x+1−x+1)dx P = \int_0^4 \left( \sqrt{2x + 1} - x + 1 \right) dx
P=∫04 (2x+1 −x+1)dx
Теперь вычислим каждый компонент:
Для ∫2x+1 dx \int \sqrt{2x + 1} \, dx ∫2x+1 dx сделаем замену:Пусть u=2x+1 u = 2x + 1 u=2x+1, du=2dx du = 2dx du=2dx, или dx=du2 dx = \frac{du}{2} dx=2du .Когда x=0 x = 0 x=0, u=1 u = 1 u=1; когда x=4 x = 4 x=4, u=9 u = 9 u=9.
Теперь интеграл станет:
12∫19u du=12⋅23u3/2∣19=13(93/2−13/2)=13(27−1)=263 \frac{1}{2} \int_{1}^{9} \sqrt{u} \, du = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3} u^{3/2} \Big|_1^9 = \frac{1}{3} (9^{3/2} - 1^{3/2}) = \frac{1}{3} (27 - 1) = \frac{26}{3}
21 ∫19 u du=21 ⋅32 u3/2 19 =31 (93/2−13/2)=31 (27−1)=326
Для второго интеграла:
∫04(−x+1) dx=[−x22+x]04=(−162+4)−0=(−8+4)=−4 \int_0^4 (-x + 1) \, dx = \left[-\frac{x^2}{2} + x \right]_0^4 = \left(-\frac{16}{2} + 4\right) - 0 = (-8 + 4) = -4
∫04 (−x+1)dx=[−2x2 +x]04 =(−216 +4)−0=(−8+4)=−4
Теперь найдем итог:
P=263−(−4)=263+4=263+123=383 P = \frac{26}{3} - (-4) = \frac{26}{3} + 4 = \frac{26}{3} + \frac{12}{3} = \frac{38}{3}
P=326 −(−4)=326 +4=326 +312 =338
Таким образом, площадь фигуры, ограниченной заданными линиями, равна:
383 \boxed{\frac{38}{3}}
338