JavaScript is required

Trong mặt phẳng Oxy, tính diện tích miền tạo bởi các đường cong 
\[ \begin{cases} y - 4\sqrt{x} = 1, \\ (x - 1)^2 = y. \end{cases} \]

Trả lời:

Đáp án đúng:


Để tính diện tích miền giới hạn bởi hai đường cong \(y - 4\sqrt{x} = 1\) và \((x - 1)^2 = y\), chúng ta cần thực hiện các bước sau: 1. **Tìm giao điểm của hai đường cong:** Từ phương trình thứ nhất, ta có: \(y = 4\sqrt{x} + 1\). Thay vào phương trình thứ hai: \((x - 1)^2 = 4\sqrt{x} + 1\) \(x^2 - 2x + 1 = 4\sqrt{x} + 1\) \(x^2 - 2x = 4\sqrt{x}\) Để giải phương trình này, ta nhận thấy \(x = 0\) là một nghiệm (vì \(0^2 - 2(0) = 0\) và \(4\sqrt{0} = 0\)). Với \(x > 0\), ta có thể chia cả hai vế cho \(\sqrt{x}\): \(x^{3/2} - 2x^{1/2} = 4\) Đặt \(t = \sqrt{x}\), với \(t > 0\). Khi đó \(x = t^2\) và \(x^{3/2} = t^3\). Phương trình trở thành: \(t^3 - 2t = 4\) \(t^3 - 2t - 4 = 0\) Ta thử tìm nghiệm nguyên bằng cách xét các ước của 4: \(\pm 1, \pm 2, \pm 4\). Với \(t=2\), ta có \(2^3 - 2(2) - 4 = 8 - 4 - 4 = 0\). Vậy \(t=2\) là một nghiệm. Khi \(t=2\), \(\sqrt{x} = 2\) \(\implies x = 4\). Để kiểm tra xem còn nghiệm nào khác, ta chia đa thức \(t^3 - 2t - 4\) cho \((t-2)\) bằng phép chia Horner hoặc phép chia đa thức thông thường, ta được \(t^2 + 2t + 2\). Phương trình \(t^2 + 2t + 2 = 0\) có biệt thức \(\Delta = 2^2 - 4(1)(2) = 4 - 8 = -4 < 0\), nên không có nghiệm thực. Vậy, các giao điểm có hoành độ là \(x=0\) và \(x=4\). Tìm tung độ tương ứng: Khi \(x=0\), \(y = 4\sqrt{0} + 1 = 1\). Giao điểm là \((0, 1)\). Khi \(x=4\), \(y = 4\sqrt{4} + 1 = 4(2) + 1 = 9\). Giao điểm là \((4, 9)\). 2. **Xác định đường nào nằm trên đường nào trong khoảng giữa các giao điểm:** Ta xét khoảng \([0, 4]\). Chọn một điểm thử, ví dụ \(x=1\). Đường thứ nhất: \(y_1 = 4\sqrt{1} + 1 = 5\). Đường thứ hai: \(y_2 = (1 - 1)^2 = 0\). Vì \(y_1 > y_2\) tại \(x=1\), nên đường \(y = 4\sqrt{x} + 1\) nằm phía trên đường \(y = (x - 1)^2\) trên khoảng \([0, 4]\). 3. **Thiết lập tích phân để tính diện tích:** Diện tích \(A\) được tính bằng tích phân của hiệu hai hàm số từ \(x=0\) đến \(x=4\): \(A = \int_{0}^{4} [(4\sqrt{x} + 1) - (x - 1)^2] dx\) 4. **Tính tích phân:** \(A = \int_{0}^{4} [4x^{1/2} + 1 - (x^2 - 2x + 1)] dx\) \(A = \int_{0}^{4} [4x^{1/2} + 1 - x^2 + 2x - 1] dx\) \(A = \int_{0}^{4} [4x^{1/2} + 2x - x^2] dx\) Tính nguyên hàm: \(\int 4x^{1/2} dx = 4 \cdot \frac{x^{3/2}}{3/2} = \frac{8}{3}x^{3/2}\) \(\int 2x dx = x^2\) \(\int -x^2 dx = -\frac{x^3}{3}\) Vậy, nguyên hàm là \(\frac{8}{3}x^{3/2} + x^2 - \frac{x^3}{3}\). Tính tích phân xác định: \(A = \left[ \frac{8}{3}x^{3/2} + x^2 - \frac{x^3}{3} \right]_{0}^{4}\) \(A = \left( \frac{8}{3}(4)^{3/2} + (4)^2 - \frac{(4)^3}{3} \right) - \left( \frac{8}{3}(0)^{3/2} + (0)^2 - \frac{(0)^3}{3} \right)\) \(A = \left( \frac{8}{3}(8) + 16 - \frac{64}{3} \right) - (0)\) \(A = \frac{64}{3} + 16 - \frac{64}{3}\) \(A = 16\) Vậy diện tích miền giới hạn bởi hai đường cong là 16.

Câu hỏi liên quan