Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Kretov_vse

.pdf
Скачиваний:
118
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
3.26 Mб
Скачать

§ 9.2. çÂÒÓ·ÒÚ‚ÂÌÌ˚ ËÌÚ„ð‡Î˚

Исследовать на сходимость интегралы:

1

 

xdx

 

 

 

 

 

 

2

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

dx

 

 

 

 

2853.

 

 

 

.

 

2854.

 

 

 

 

.

 

2855.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1x

 

 

 

 

 

 

 

0 ln x

 

 

 

 

 

 

1

(x 1)(2 x)

b

 

dx

 

 

 

 

b

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

b

 

 

dx

 

 

 

 

2856.

 

 

 

. 2857.

 

 

 

 

 

 

 

.

2858.

 

 

 

 

.

 

 

(b x)

3

 

 

x

2

a

2

x

2

a

2

 

a

 

 

x a

 

a

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

Доказать равенства:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2859. 1

dx

= 0.

2860. a+1

 

 

dx

 

 

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x

 

 

 

 

a1

 

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2861. Доказать, что интеграл 0

dx

сходится, если s <1,

(sin x)s

и расходится, если s 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2862. Доказать, чтоинтеграл 0

dx сходится, если

p < 2.

x p

2863. Доказать, что если интеграл x ϕ(x)dx

остается огра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ниченным при

x → ∞, то

 

интеграл

 

 

a ϕx(αx)dx

сходится для

всякого α > 0.

Доказать, что следующие интегралы сходятся условно:

2864.

cosxdx.

2865.

sin x

dx.

2866.

sin2 xdx.

 

 

1

x

 

0

x

 

0

291

ЙО‡‚‡ IX. йФрВ‰ВОВММ˚И ЛМЪВ„р‡О

2867. Пусть ϕ(x) 0, limϕ(x) = 0, ϕ '(x) 0, ϕ '(x) не-

x→∞

прерывна для a x < ∞. Доказать, что ϕ '(x)dx сходится аб-

a

солютно.

2868. Пусть ϕ(x) 0, limϕ(x) = 0, ϕ '(x) 0, ϕ '(x) не-

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прерывна

для

a x < ∞.

Доказать,

 

 

что

интегралы

ϕ(x)costxdx и

ϕ(x)sin txdx,

где t > 0, сходятся.

 

a

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin tx

 

 

 

 

 

2869. Доказать,

что

интеграл

0

 

 

dx

сходится,

если

xs

 

0 < s < 2, и абсолютно сходится, если 1 < s < 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1costx

dx сходится абсо-

2870. Доказать, что интеграл

 

 

x

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лютно, если 1 < s < 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x(1cosx)

dx сходится,

2871. Доказать, что интеграл

 

 

 

x

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

если 0 < s < 4, и абсолютно сходится, если 1 < s < 4.

 

Вычислить:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2872.

+∞exdx. 2873.

+∞

dxα . 2874.

+∞

 

dx

 

. 2875.

+∞arctgxdx.

 

2

 

 

0

 

 

 

 

1

x

 

6

x

 

4x

 

 

 

 

0

 

2876.

+∞

1+ln x

dx. 2877.

+∞sin xdx. 2878. 0

 

xexdx.

2879. 1

dxα .

 

 

 

1

 

x

 

 

 

0

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

0

x

292

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 9.2. çÂÒÓ·ÒÚ‚ÂÌÌ˚ ËÌÚ„ð‡Î˚

 

 

 

 

 

π

2880. 3

dx

 

. 2881. 1 ln xdx. 2882. 1 ln2 xdx. 2883. 4 ctgxdx.

9 x

2

0

0

0

0

π

2884. 2

 

dx

. 2885. 3

dx

 

. 2886.

6

dx

 

3

 

 

2

 

2

 

0

 

1x

 

0 (x 3)

 

 

2

3 (4 x)

 

2888.

+∞

dxα . 2889.

+∞ex sin xdx.

 

 

 

 

0

 

x

 

0

 

 

 

 

 

 

. 2887. 2

dx

.

 

0

sin x

§ 9.3. З˚˜ЛТОВМЛВ ФОУ˘‡‰Л ФОУТНУИ ЩЛ„Ыр˚

Площадь криволинейной трапеции (рис. 9.1), ограниченной сверху графиком функции y=f(x)≥0, слева и справа — соответственно прямыми х=a, x=b, снизу — осью Ох, вычисляется по формуле:

S = b

f (x)dx .

(9.3.1)

a

 

 

Рис. 9.1

Рис. 9.2

293

ЙО‡‚‡ IX. йФрВ‰ВОВММ˚И ЛМЪВ„р‡О

Если функция задана параметрическими уравнениями x=φ(t), y=φ(t) (t1 ≤t ≤t2), то

t2

 

S = ψ (t) ϕ '(t)dt .

(9.3.2)

t1

 

Площадь криволинейной фигуры (рис. 9.2), ограниченной сверху и снизу соответственно линиями y1 =f1(x), y2 =f2(x), слева и справа — прямыми х=a, x=b, определяется по формуле:

 

b

1

2

]

 

S =

[

(9.3.3)

 

f (x) f

 

(x) dx .

a

Площадь сектора (рис. 9.3), ограниченного дугой АB линии, заданной уравнением r = r(φ) в полярных координатах, и двумя полярными радиусами ОА и ОВ, для которых

соответственно φ1 =α, φ2 =β, вычисляется по формуле:

 

1

β

 

S =

r 2 dϕ.

(9.3.4)

2

Рис. 9.3

α

 

 

 

бДСДзаь

 

 

2890.

Найти площадь

фигуры,

ограниченной

параболой

у=х2, осью х-ов и прямыми x=a и x= b, b >a.

 

2891.

Найти площадь

фигуры,

ограниченной

параболой

у=6x– x2 и осью х-ов.

 

 

 

2892.

Найти площадь

фигуры,

ограниченной

параболой

у=– x2 +7х– 10 и осью х-ов.

 

 

2893.

Найти площадь фигуры, ограниченной дугой сину-

соиды от х= 0 до х=π и осью х-ов.

 

 

2894.

Найти площадь фигуры, ограниченной гиперболой

ху=a, осью х-ов и прямыми х=а и x =b, b >a.

 

294

 

 

 

 

§ 9.3. З˚˜ЛТОВМЛВ ФОУ˘‡‰Л ФОУТНУИ ЩЛ„Ыр˚

2895. Найти площадь фигуры, ограниченной кривой y=lnx, осью х-ов и прямой x=a, a >1.

2896. Найти площадь фигуры, ограниченной цепной линией

y = a (e

x

+e

x

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a

) , осью х-ов и прямыми х=0, х=а.

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2897. Найти площадь эллипса

x2

+

y2

=1 и, в частности,

a2

b2

круга радиуса а.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2898. Найти площадь, ограниченную гиперболой

x2

y2

=1

a2

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и прямой х=с, c>a.

2899. Найти площадь фигуры, ограниченной гиперболой

x2

y2

=1, осью х-ов и прямой y=с, c>0.

a2

b2

 

 

2900. Найти площадь фигуры, ограниченной параболой y = 41a x2 и прямой y=b, b >0.

y2

2901.

Найти

площадь

фигуры,

ограниченной

параболой

=2px и прямой x– 2y– 1 = 0.

 

 

 

2902.

Найти площадь фигуры,

ограниченной параболами

y2

=2px и x2 =2py.

 

 

 

 

2903.

Найти

площадь

фигуры,

ограниченной

параболой

x2 =4ay и кривой y =

8a3

 

(a >0).

x2 + 4a2

2904.

Найти

площадь

фигуры, ограниченной кругом

x2 + y2 = 4px и параболой y2 =2px.

2905.

Найти площадь фигуры, ограниченной кубической

параболой y =x3 и прямой y= 2x.

2906.

Найти

площадь

фигуры, ограниченной параболой

y=x2 – 3x и прямой y+ 3x– 4 = 0.

2907.

Найти площадь фигуры, ограниченной параболами

y = x2 – x и y2 =2x.

 

 

 

 

 

 

 

 

295

ЙО‡‚‡ IX. йФрВ‰ВОВММ˚И ЛМЪВ„р‡О

2908. Найти площадь фигуры, ограниченной параболой y2 =x, гиперболой xy=8 и отрезком прямой, соединяющим точку (8; 1)

гиперболы с точкой (8;

8) параболы.

2909. Найти площадь

фигуры, ограниченной кривой

y = x 1 x , осью х-ов и прямой x= 1.

2910. Найти

площадь

фигуры,

ограниченной

кривой

y =

 

1

, и прямыми х= – 1, x= 1.

 

 

3

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2911. Найти

площадь

фигуры,

ограниченной

кривой

y =

 

8a3

и ее асимптотой.

 

 

x2 +

4a2

 

 

 

 

 

 

 

 

2912. Найти площадь фигуры, ограниченной кривой y=x2lnx и осью х-ов.

2913. Найти площадь S фигуры, ограниченной гиперболой x2 y2 = 1, положительной частью оси х-ов и радиусомвектором, соединяющим начало координат с точкой M(x; y), лежащей на этой гиперболе. Доказать, что координаты точ-

ки М выражаются через S по формулам: x =

e2S +e2S

,

2

 

 

 

 

y =

e2S e2S

.

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2914. Найти площадь фигуры, ограниченной одним витком спирали Архимеда r(θ) = aθ.

2915. Найти площадь фигуры, ограниченной лемнискатой r = a cos2θ.

2916. Найти площадь фигуры, ограниченной кардиоидой r = a(cosθ +1).

2917. Найти площадь фигуры, ограниченной улиткой Пас-

каля r = 2a(2 +cosθ).

296

§ 9.3. З˚˜ЛТОВМЛВ ФОУ˘‡‰Л ФОУТНУИ ЩЛ„Ыр˚

2918. Найти площадь фигуры, ограниченной подэрой эллипса (x2 + y2 )2 a2 x2 b2 y2 = 0. Указание. Перейти к по-

лярным координатам.

2919. Найти площадь фигуры, ограниченной кривой (x2 +y2)2 = (x2 – y2) a2. Указание. Перейтикполярнымкоординатам.

2920.

Найти площадь эллипса: x =a cost, y=b sin t.

2921.

Найти площадь фигуры, ограниченной осью х-ов и

одной дугой циклоиды: x =a (1 – sint), y=a (1 – cost).

2922.

Найти

площадь

фигуры, ограниченной астроидой:

x=a cos3 t, y=a sin3 t.

 

2923.

Найти

площадь

фигуры, ограниченной кривой:

x = c2

cos3t ,

y = c2

sin3 t .

a

 

b

 

2924. Найти площадь фигуры, ограниченной трактрисой:

 

 

1+cost

 

x = a

cost +ln

 

 

, y=a sin t и осью х-ов.

sin t

 

 

 

 

Вычислить площади фигур, ограниченных линиями:

2925. y = 1x , x = 1, x = e, y = 0; 2926. y = x2, y = 1;

2927. y = x2, y = 2 – x2;

2928. y = x2 –1, x = 2, y = 0, где х ≥0; 2929. у = sin3x, y = 0, где 0 x π3 ;

2930. у = sinx, y = sin3x, где 0 x π2 ; 2931. y = x2, y = x;

2932. у = arc sin 2x, x = 0, y = −π2 ;

2933. у = sin 2x, y = 1, x = π2 , π4 x π2 ;

297

ЙО‡‚‡ IX. йФрВ‰ВОВММ˚И ЛМЪВ„р‡О

2934. x2 y2 = 1, x = 2; 2935. y = x3, y = – 1, x = 0;

2936. y =

1

(e

x

+e

x

2

2

) , x = 1, x = – 1, y = 0;

 

2

 

 

 

 

 

2937. y = x(3 – x), y = x – 3; 2938. y = 3x x2, y = x2 x; 2939. xy = 5, x +y = 6; 2940. xy = – 2, y = x – 3;

2941. xy = 4, x = 4, y = 4, x = 0, y = 0;

2942.

кардиоидой ρ = a(1 + cos φ);

2943.

ρ = a cos 2φ; 2944. ρ = a sin 2φ;

2945.

ρ = 2 + sin 2φ; 2946. ρ=aeφ, где 0 ≤φ≤2π;

2947.

ρ = a sin 3φ; 2948. ρ = a cos 3φ;

2949.

одной

аркой

циклоиды x=a(t sint), y=a(1 – cost),

0 ≤t ≤2π и осью Ох;

 

 

2950.

ρ = a cos 4φ; 2951. ρ = a sin 4φ;

2952.

Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривой

у= х3 и прямыми х = 1, х = 3.

2953.

Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривой

у= lnx, прямой х = е и осью Ох.

2954.

Вычислить площадь фигуры, ограниченной парабо-

 

2

1

2

 

лами у = x + 1,

y = 2 x

 

+1 и прямыми х = 1, х = 2.

2955. Вычислить площадь фигуры, ограниченной гиперболой ху=4 и прямой x + y – 5 = 0.

2956. Вычислить площадь фигуры, ограниченной параболой у = х2 + 4х и прямой у = х + 4.

2957. Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривой у= хlnx и осью Ох.

2958. Вычислить площадь фигуры, ограниченной параболами у = x2, y = 12 x2 и прямой у = 3х.

2959. Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривой

у5 = х5 (3 – x) и осью Ох.

2960. Вычислить площадь фигуры, ограниченной двумя ветвями кривой (у – х)2 = 5х5 и прямой х = 4.

298

 

 

 

§ 9.3. З˚˜ЛТОВМЛВ ФОУ˘‡‰Л ФОУТНУИ ЩЛ„Ыр˚

2961.

Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривой

x + y = a и прямой х + у = а.

 

 

2962.

Вычислить площадь фигуры, ограниченной парабо-

лой у2 = 4+ 4a2 и прямой у = 2a – х.

 

 

2963.

Вычислить площадь фигуры, ограниченной замкну-

той кривой у2 = (1 –х2)3.

 

 

 

2964.

Вычислить площадь петли кривой 4(у2 х2) + x3 = 0.

2965.

Вычислить площадь фигуры, ограниченной осью Ох

и одной аркой циклоиды x=a (t sin t), y=a (1 – cost) (a >0).

2966.

Вычислить площадь одной петли кривой r = a cos 2Θ.

2967.

Вычислить площадь одной петли кривой r = a sin 2Θ.

2968.

Найти площадь одного витка архимедовой спирали

r =aΘ.

 

 

 

 

 

2969.

Вычислить площадь, ограниченную улиткой Паскаля

r =a cos Θ+b.

 

 

 

 

2970.

Вычислить площадь, ограниченную замкнутой кри-

вой r =a cos 3Θ.

 

 

 

 

2971.

Найти

площадь,

ограниченную

замкнутой

кривой

r=a cos5 Θ, a >0.

 

 

 

 

2972.

Найти

площадь,

ограниченную

замкнутой

кривой

r = a cos4Θ , a >0. Указание. Кривая проходит через полюс

(как точку возврата), образуя четыре петли, симметрично расположенные относительно осей Ох и Оу. Полная площадь фигуры равна восьмикратной площади части ее, соответствую-

щей изменению Θ от 0 до π8 .

Переходя к полярным координатам по формулам х=rcosΘ, y=r sin Θ, вычислить площади, ограниченные кривыми:

2973. (х2 + у2)2 = 2a2xy. 2974. (х2 + у2 ax)2 = a2(x2 + y2). 2975. (х2 + у2)2 = ax3, a >0. 2976. (х2 + у2)3 = a2x4.

2977. (х2 + у2)3 = 4a2xy(x2 –y2). 2978. (х2 + у2)3 = a2 (3x2 + y2)2. 2979. Вычислить площадь части фигуры, ограниченной кар-

диоидой r=а(1–cosΘ), лежащей внутри окружности r=acosΘ.

299

ЙО‡‚‡ IX. йФрВ‰ВОВММ˚И ЛМЪВ„р‡О

2980. Вычислить площадь части фигуры, ограниченной замкнутой кривой r=2–cosΘ, лежащей внеокружности r=cosΘ.

СУФУОМЛЪВО¸М˚В Б‡‰‡МЛfl

2981. Вычислить площадь фигуры, ограниченной параболой у= – х2 + 4х– 3 и касательными к ней в точках М(0; – 3), N(3; 0).

2982. Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривой х2у2 = 4(х– 1) и прямой, проходящей через ее точки перегиба.

2983. Вычислить площадь петли строфоиды y2 = x2 aa +xx .

2984. Вычислить площадь фигуры, ограниченной замкнутой кривой x=a cost, y=b sin t cos2 t. Указание. Кривая симметрична относительно обеих осей координат и дважды проходит через начало координат, образуя две петли. Поэтому достаточно вычислить четвертую часть искомой площади, отве-

чающей изменению t от 0 до π2 , и результат умножить на 4.

2985. Вычислить площадь петли x= t2 – 1, y=t3 t. Указание. Кривая симметрична относительно оси Оx, дважды пересекая ее в начале координат при t = ± 1. Петля расположена во второй и третьей четвертях.

§ 9.4. З˚˜ЛТОВМЛВ ‰ОЛМ˚ ‰Ы„Л ФОУТНУИ НрЛ‚УИ

Длина дуги кривой y=f(x) (a≤x≤b) вычисляется по формуле:

l = b 1+[ f '(x)]2 dx .

a

Длина дуги кривой, заданной параметрически y =ϕ2 (t) (t1 ≤ t ≤ t2), определяется формулой:

300

(9.4.1)

x =ϕ1 (t),

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]