Cho hình phẳng giới hạn bởi các đường\(y=x^{2}, y=0, x=0, x=4\) . Đường thẳng \(y=k(0<k<16)\) chia hình thành hai phần có diện tích \(S_{1}, S_{2}\) , (hình vẽ). Tìm k để \(S_{1}=S_{2}\)
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiHoành độ giao điểm của đồ thị hai hàm số \(y=x^{2};y=k;x=\sqrt{k}\)
Khi đó diện tích \(S_{1}=\int_{\sqrt{k}}^{4}\left(x^{2}-k\right) \mathrm{d} x\),
diện tích \(S_{2}=\int_{0}^{4} x^{2} \mathrm{d} x-S_{1}\)
Ta có
\(S_{1}=S_{2} \Leftrightarrow \int_{\sqrt{k}}^{4}\left(x^{2}-k\right) \mathrm{d} x=\left.\frac{1}{2} \int_{0}^{4} x^{2} \mathrm{d} x \Leftrightarrow\left(\frac{x^{3}}{3}-k x\right)\right|_{\sqrt{k}}^4=\frac{32}{3} \Leftrightarrow \frac{64}{3}-4 k-\frac{\sqrt{k^{3}}}{3}+\sqrt{k^{3}}=\frac{32}{3}\)
\(\Leftrightarrow 16=6 k-\sqrt{k^{3}} \Leftrightarrow(\sqrt{k})^{3}-6(\sqrt{k})^{2}+16=0 \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l} \sqrt{k}=2+2 \sqrt{3} \\ \sqrt{k}=2-2 \sqrt{3} \stackrel{k(0 ; 16)}{\Rightarrow} k=4 \\ \sqrt{k}=2 \end{array}\right.\)