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数学
德国数学高考Abi必考题:积分求面积
已知:上图 紫色图形函数为
$$f(x) = 1.5 \cdot Sin (\frac{\pi}{5}x + \frac{\pi}{2} ) + 1.5$$
下方蓝色和紫色绕X轴对称
求:两曲线在[-5, 5]之间阴影部分面积。
下方蓝色曲线因为和上方紫色曲线对称
所以 下方曲线 g(x)=-f(x)$$f(x) = 1.5 \cdot Sin (\frac{\pi}{5}x + \frac{\pi}{2} ) + 1.5$$
$$g(x) = -1.5 \cdot Sin (\frac{\pi}{5}x + \frac{\pi}{2} ) - 1.5$$
需要求得的面积
$$F = \int_{-5}^5 [f(x)-g(x)] \,dx =\int_{-5}^5 (1.5 \cdot Sin (\frac{\pi}{5}x + \frac{\pi}{2} ) + 1.5 - [-1.5 \cdot Sin (\frac{\pi}{5}x + \frac{\pi}{2} ) - 1.5])\,dx$$
$$\Rightarrow F = \int_{-5}^5 [3 \cdot Sin (\frac{\pi}{5}x + \frac{\pi}{2} ) + 3]\,dx$$
$$\Rightarrow F = \int_{-5}^5 3 \cdot Sin (\frac{\pi}{5}x + \frac{\pi}{2})\,dx + \int_{-5}^5 3\,dx$$
$$\Rightarrow F = \left|3 \cdot -Cos (\frac{\pi}{5}x + \frac{\pi}{2})\frac{5}{\pi}\right|_{-5}^5 + \left|3x\right|_{-5}^5$$
$$\Rightarrow F = [ 3 \cdot -Cos (\frac{\pi}{5}\cdot5 + \frac{\pi}{2})\frac{5}{\pi}]- [3 \cdot -Cos (\frac{\pi}{5}\cdot(-5) + \frac{\pi}{2})\frac{5}{\pi}]+ 3\cdot5-3\cdot(-5)$$
$$\Rightarrow F = [- \frac{15}{\pi}\cdot Cos (\pi + \frac{\pi}{2})]- [- \frac{15}{\pi}\cdot Cos (-\pi + \frac{\pi}{2})]+ 3\cdot5-3\cdot(-5)$$
$$\Rightarrow F = [- \frac{15}{\pi}\cdot Cos (\frac{3}{2}\pi)]- [- \frac{15}{\pi}\cdot Cos (-\frac{\pi}{2})]+ 15+15$$
$$\Rightarrow F = [- \frac{15}{\pi}\cdot 0]- [- \frac{15}{\pi}\cdot 0]+ 15+15$$
$$\Rightarrow F =0+0+15+15$$
计算结果,阴影部分面积为:$$\Rightarrow F =30 $$