高等数学微积分第三章第8节.ppt

第八节定积分的几何应用 平面图形的面积体积平面曲线的弧长小结 回顾 曲边梯形求面积的问题 面积表示为定积分的步骤如下 3 求和 得A的近似值 4 求极限 得A的精确值 提示 元素法的一般步骤 这个方法通常叫做元素法 应用方向 平面图形的面积 体积 平面曲线的弧长 功 水压力 引力和平均值等 曲边梯形的面积 曲边梯形的面积 一 平面图形的面积1 直角坐标系情形 解 两曲线的交点 面积元素 选为积分变量 曲边梯形的面积 图形的面积 解题步骤 1 根据题意画出平面图形 4 写出微元 面积元素 dA 2 求出边界曲线的交点 5 求出 3 确定一个积分变量及其变化区间 a b 解 两曲线的交点 选为积分变量 于是所求面积 说明 注意各积分区间上被积函数的形式 问题 积分变量只能选吗 解 两曲线的交点 选为积分变量 如果曲边梯形的曲边为参数方程 曲边梯形的面积 解 椭圆的参数方程 由对称性知总面积等于4倍第一象限部分面积 面积元素 曲边扇形的面积 2 极坐标系情形 解 由对称性知总面积 4倍第一象限部分面积 解 利用对称性知 旋转体就是由一个平面图形绕这平面内一条直线旋转一周而成的立体 这直线叫做旋转轴 圆柱 圆锥 圆台 二 体积1 旋转体的体积 旋转体的体积为 解 直线方程为 解 解 补充 利用这个公式 可知上例中 柱壳法 解 体积元素为 2 平行截面面积为已知的立体的体积 如果一个立体不是旋转体 但却知道该立体上垂直于一定轴的各个截面面积 那么 这个立体的体积也可用定积分来计算 立体体积 解 取坐标系如图 底圆方程为 截面面积 立体体积 解 取坐标系如图 底圆方程为 截面面积 立体体积 三 平面曲线的弧长 弧长元素 弧长 1 直角坐标情形 解 所求弧长为 解 曲线弧为 弧长 2 参数方程情形 解 星形线的参数方程为 根据对称性 第一象限部分的弧长 证 根据椭圆的对称性知 故原结论成立 曲线弧为 弧长 3 极坐标情形 解 解 求在直角坐标系下 参数方程形式下 极坐标系下平面图形的面积 注意恰当的选择积分变量有助于简化积分运算 四 小结 旋转体的体积 平行截面面积为已知的立体的体积 绕轴旋转一周 绕轴旋转一周 绕非轴直线旋转一周 直角坐标系下 参数方程情形下 极坐标系下 弧微分的概念 求弧长的公式 思考题 思考题解答 两边同时对求导 积分得 所以所求曲线为 练习题 练习题答案