Vấn đề diện tích của các hình quen thuộc như tam giác, tứ giác, ngũ giác, lục giác, gọi chung là đa giác học sinh đều đã biết công thức tính diện tích từ các lớp dưới. Cũng tương tự như vậy vấn đề thể tích các khối như ( khối hộp chữ nhật, khối lập phương, khối lăng trụ, khối chóp, gọi chung là khối đa diện) học sinh đều được học công thức tính thể tích. Đây là một vấn đề rất thực tế nhưng để học tốt nó vốn không đơn giản đối với các học sinh có tư duy hình học yếu, đặc biệt là tư duy cụ thể hoá, trừu tượng hoá. Việc dạy và học các vấn đề này ở chương trình toán lớp dưới vốn đã gặp rất nhiều khó khăn bởi nhiều nguyên nhân, trong đó yếu tố “trực quan và thực tế” trong các sách giáo khoa đang còn thiếu.
LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề diện tích của các hình quen thuộc như tam giác, tứ giác, ngũ giác, lục giác, gọi chung là đa giác học sinh đều đã biết công thức tính diện tích từ các lớp dưới. Cũng tương tự như vậy vấn đề thể tích các khối như ( khối hộp chữ nhật, khối lập phương, khối lăng trụ, khối chóp, gọi chung là khối đa diện) học sinh đều được học công thức tính thể tích. Đây là một vấn đề rất thực tế nhưng để học tốt nó vốn không đơn giản đối với các học sinh có tư duy hình học yếu, đặc biệt là tư duy cụ thể hoá, trừu tượng hoá. Việc dạy và học các vấn đề này ở chương trình toán lớp dưới vốn đã gặp rất nhiều khó khăn bởi nhiều nguyên nhân, trong đó yếu tố “trực quan và thực tế” trong các sách giáo khoa đang còn thiếu. Do đó khi học về vấn đề mới: vấn đề diện tích của các hình phẳng, vấn đề thể tích của các vật thể tròn xoay ở chương trình giải tích 12 học sinh gặp rất nhiều khó khăn. Hầu hết các em học sinh thường có cảm giác “sợ” bài toán tính diện tích hình phẳng cũng như bài toán tính thể tích của vật thể tròn xoay. Khi học vấn đề này nhìn chung các em thường vận dụng công thức một cách máy móc chưa có sự phân tích, thiếu tư duy thực tế và trực quan nên các em hay bị nhầm lẫn, học không giải được, đặc biệt là những bài toán cần phải có hình vẽ để “chia nhỏ” diện tích mới tính được. Thêm vào đó trong sách giáo khoa cũng như các sách tham khảo có rất ít ví dụ minh hoạ một cách chi tiết để giúp học sinh học tập và khắc phục “những sai lầm đó”. Càng khó khăn hơn cho những học sinh có kỹ năng tính tích phân còn yếu và kỹ năng “đọc đồ thị” còn hạn chế. Tài liệu “ ĐỂ HỌC TỐT VẤN ĐỀ ỨNG DỤNG CỦA TÍCH PHÂN” nhằm giúp cho học sinh 12 rèn kỹ năng tính tích phân, đặc biệt là tích phân có chứa dấu giá trị tuyệt đối, rèn kỹ năng đọc đồ thị của hàm số, từ đó khắc phục những khó khăn, sai lầm khi gặp bài toán tính diện tích hình phẳng cũng như tính thể tích của vật thể tròn xoay. Từ đó giúp học sinh phát huy tốt kiến thức về diện tích và thể tích mà học sinh đã học ở lớp dưới, thấy được tính thực tế và sự liên hệ nội tại của vấn đề này trong chương các lớp học, học sinh sẽ cảm thấy hứng thú, thiết thực và học. tốt vấn đề ứng dụng của tích phân. Đây làm một tài liệu tham khảo rất tốt cho học sinh cũng như giáo viên để luyện thi và ôn tập thi TN THPT, ôn thi ĐH, CĐ. Tài liệu này gồm các phần: Phần một : Thực trạng và giải pháp chung giúp học sinh 12 học tốt vấn đề ứng dụng của tích phân hiện nay . 1/ Những khó khăn và sai làm mà học sinh thường mắc phải . 2/ Hướng khắc phục . - Phần hai Diện tích của hình phẳng I.Hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số với trục hoành. 1/ Công thức tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y =f(x) và trục hoành . 2/ Một vài ví dụ minh họa cách tính tích phân có chứa dấu giá trị tuyệt đối. 3/ Các bài toán minh họa và bài tập tương tự. 4/ Diện tích của hình tròn và hình elip. II . Hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số. 1/ Cách tìm giao điểm của hai đồ thị. 2/ Một vài ví dụ về cách tìm tọa độ giao điểm của hai đồ thị hàm số. 3/ Công thức tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số. Phân ba: Thể tích của vật thể tròn xoay. I. Công thức tính thể tích của vật thể tròn xoay. 1/ Vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay một hình phẳng quanh trục hoành. 2/ Vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay một vật thể quanh trục tung. II . Thể tích của khối cầu, khối trụ . 1/ Thể tích khối cầu 2/ Thể tích khối trụ Dù tác giả đã rất cố gắng, song bài viết này cũng khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của học sinh và quý bạn đồng nghiệp. Xin chân thành cám ơn. PHẦN MỘT THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP GIÚP HỌC SINH HỌC TỐT VẦN ĐỀ ỨNG DỤNG CỦA TÍCH PHÂN HIỆN NAY 1/ Những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải . Chủ đề ứng dụng của tích phân là một trong những kiến thức cơ bản ở chương trình toán giải tích lớp 12. Việc dạy và học vấn đề này học sinh giúp học sinh hiểu rõ ý nghĩa hình học của tích phân, đặc biệt là tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đồ thị hàm số, tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay một hình phẳng quanh trục hoành hoặc trục tung. Đây cũng là một nội dung thường gặp trong các đề thi học kì II, đề thi TN THPT, đề thi CĐ, ĐH. Nhìn chung khi học vấn đề này, đại đa số học sinh (kể cả học sinh khá giỏi) thường gặp những khó khăn, sai lầm sau: - Nếu không có hình vẽ thì học sinh thường không hình dung được hình phẳng (hay vật thể tròn xoay). Do dó học sinh có cảm giác “xa lạ” hơn so với khi học về diện tích của hình phẳng đã học trước đây (diện tích đa giác, thể tích các khối đa diện). Học sinh không tận dụng được kiểu “tư duy liên hệ cũ với mới” vốn có của mình khi nghiên cứu vấn đề này. -Hình vẽ minh họa ở các sách giáo khoa cũng như sách bài tập còn ít “ chưa đủ” để giúp học sinh rèn luyện tư duy từ trực quan đến trừu tượng. Từ đó học sinh chưa thấy sự gần gũi và thấy tính thực tế của các hình phẳng, vật tròn xoay đang học. -Học sinh chưa thực sự hứng thú và có cảm giác nhẹ nhàng khi học vấn đề này, trái lại học sinh có cảm giác nặng nề, khó hiểu. - Học sinh thường chỉ nhớ công thức tính diện tích hình phẳng (thể tích vật tròn xoay) một cách máy móc, khó phát huy tính linh hoạt sáng tạo, đặc biệt là kỹ năng đọc đồ thị để xét dấu các biểu thức, kỹ năng “chia nhỏ” hình phẳng để tính; kỹ năng cộng, trừ diện tích; cộng, trừ thể tích. Đây là một khó khăn rất lớn mà học sinh thường gặp phải. -Học sinh thường bị sai lầm trong việc tính tích phân có chứa dấu giá trị tuyệt đối. Chẳng hạn, thường áp dụng sai công thức: Học sinh không biết rằng: công thức trên chỉ đúng trong trường hợp biểu thức f(x) không đổi dấu trong khoảng (a ; b). Ví dụ : Học sinh viết sai là : 2/ Hướng khắc phục . - Giúp học thành thạo kỹ năng phá dấu giá trị tuyệt đối một cách linh hoạt tùy thuộc vào từng tình huống cụ thể bằng một trong các cách sau: + Hoặc bằng cách xét của biểu thức dưới dấu giá trị tuyệt đối. + Hoặc dựa vào hình vẽ (đồ thị ) để xét dấu của biểu thức dưới dấu giá trị tuyệt đối. + Hoặc dùng công thức sau: Với điều kiện f(x) không đổi dấu trên khoảng (a ;b) . - Đưa ra nhiều bài tập minh họa có lời giải chi tiết để giảng dạy trong các giờ dạy chính khóa và dạy phụ đạo và để học sinh tham khảo. Qua đây rèn luyện cho học sinh kỹ năng đọc đồ thị và vận dụng vào giải toán. Giúp học có hình ảnh trực quan về các hình phẳng.Từ đó học sinh có cảm giác nhẹ nhàng, gần gũi thực tế hơn, hứng thú hơn. - Đưa ra hệ thống bài tập tương tự có hình vẽ kèm theo hoặc không có hình vẽ để học sinh luyện tập từ dễ tới khó. Giáo viên chọn bài tập tiêu biểu để giảng giải, số còn lại để học sinh tự thảo luận làm nhóm ở nhà và nộp bài làm cho giáo viên. - Kết hợp với máy tính để biểu diễn các hình phẳng một cách trực quan giúp học sinh vận dụng công thức tính diện tích, thể tích một cách nhanh chóng và chính xác. PHẦN HAI DIỆN TÍCH CỦA HÌNH PHẲNG I/ HÌNH PHẲNG GIỚI HẠN BỞI MỘT ĐỒ THỊ HÀM SỐ VÀ TRỤC HOÀNH 1/ Công thức tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x), trục hoành và hai đường thẳng x = a, x = b Chú ý : Giả sử hàm số y = f(x) liên tục trên đoạn . Khi đó hình thang cong giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x), trục hoành và hai đường thẳng x = a, x = b có diện tích là S và được tính theo công thức: (1) C Để tính diện tích S ta phải tính tích phân (1) , muốn vậy ta phải “phá” dấu giá trị tuyệt đối Nếu thì Nếu thì < Muốn “phá” dấu giá trị tuyệt đối ta phải xét dấu của biểu thức f(x). Thường có hai cách làm như sau : Cách 1: Dùng định lí “dấu của nhị thức bật nhất”, định lí “dấu của tam thức bậc hai” để xét dấu các biểu thức f(x); đôi khi phải giải các bất phương trình f(x) ≥ 0 , f(x) ≤ 0 trên đoạn . Cách 2: Dựa vào đồ thị của hàm số y =f(x) trên đoạn để suy ra dấu của f(x) trên đoạn đó . Nếu trên đoạn [a ; b] đồ thị hàm số y = f(x) nằm phía “trên” trục hoành thì Nếu trên đoạn [a ; b] đồ thị hàm số y = f(x) nằm phía “dưới” trục hoành thì Cách 3 Nếu f(x) không đổi dấu trên [a ; b] thì ta có : 2/ Một vài ví dụ minh hoạ cách tính tích phân có chứa dấu giá trị tuyệt đối Vd 1 : Tính Xét dấu nhị thức bậc nhất f(x) = 2x + 4 x -∞ -2 0 +∞ f(x)=2x + 4 - 0 + ½ + Suy ra Do đó Vd 2 : Xét dấu tam thức f(x) = - x2 + 2x – 2 , có , a = - 1 < 0 Suy ra f(x) < 0 x -∞ 0 3 +∞ f(x)= -x2 + 2x - 2 - -2 - -5 - Suy ra Vd 3 Cách 1 Xét dấu tam thức f(x) = x2 – 3x + 2 , có a = 1 > 0 ; và x -∞ 0 1 2 +∞ f(x)= x2 - 3x + 2 + 2 + 0 - 0 + Suy ra và Do đó : =-=1 Cách 2 3/ Diện tích của hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số với trục hoành. Diện tích S của hình phẳng trên là Từ hình vẽ, suy ra Do đó Bài toán 1 Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = 2x + 4 , trục hoành , các đường thẳng x = - 2 , x = 0 . Hình 1 Bài toán 2 . Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường y= - 2x - 4, trục hoành Ox, trục tung Oy và đường thẳng x = - 2. Hình 2 Hình phẳng trên được giới hạn bởi đồ thị hàm số y = -2x – 4, trục hoành và hai đường thẳng x = - 2, x = 0. Diện tích S của hình phẳng trên là . Từ hình vẽ, suy ra Do đó (đvdt) Bài toán 3 . Tính diện tích của hình phẳng (được tô màu ) sau đây: Hình 3 Giải : Hình phẳng trên được giới hạn bởi bốn đường y = x, trục hoành và hai đường thẳng x = 0, x = 3. Diện tích S của hình phẳng trên là Vì (đvdt) Bài toán 4. Tính diện tích của hình phẳng (có tô màu ) sau đây . Hình 4 Hình phẳng trên được giới hạn bởi đồ thị hàm số y = x2, trục hoành và hai đường thẳng x = 0, x =2. Diện tích S của hình phẳng trên là . Vì (đvdt) Bài toán 5 . Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = - x2, trục hoành Ox và hai đường thẳng x = -1; x = 2. Hình 5 Diện tích S của hình phẳng trên là . Từ hình vẽ, suy ra (đvdt) Bài toán 6. Hình thang sau được giới hạn bởi các đường thẳng y = -x – 2 , y = 0 , x = 0 và x = 3. Hãy tính diện tích hình thang đó . Hình 6 Diện tích S của hình phẳng trên là . Từ hình vẽ , suy ra (đvdt) Bài toán 7. Cho hàm số y = -x2 +2x – 2 có đồ thị (C ) .Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị (C), trục hoành và hai đường thẳng x =0, x = 3 Hình 7 Hình phẳng trên được giới hạn bởi đồ thị hàm số y = -x2 +2x - 2, trục hoành và các đường thẳng x = 0, x = 3. Diện tích S của hình phẳng trên là Từ hình vẽ, suy ra (đvdt) Bài toán 8. Hãy tính diện tích của hình phẳng (có tô màu ) sau đây: Hình 8 Hình phẳng trên được giới hạn bởi đồ thị hàm số y = x2 +2x +2, trục hoành và các đường thẳng x = -1, x = 1 . Diện tích S của hình phẳng trên là Từ hình vẽ, suy ra (đvdt) Bài toán 9.Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị (C ) của hàm số y = x3 –x2 + 2, trục hoành Ox và các đường thẳng x = - 1; x = 2. Hình 9 Giải : Diện tích S của hình phẳng trên là Từ hình vẽ, suy ra (đvdt) Bài toán 10. Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số , trục hoành và các đường thẳng x = -1; x = 0 . Hình 10 Diện tích S của hình phẳng trên là . Từ hình vẽ, suy ra (đvdt) Bài toán 11 . Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = x3, trục hoành và các đường thẳn ... iện tích của hình phẳng đã cho. Bài 8. Cho hình phẳng sau giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x) = x(x +1)(x-2) và trục hoành. Hinh 37 a/ Tìm toạ độ giao điểm của đồ thị hàm số y =f(x) với trục hoành. b/ Tính diện tích của hình phẳng trên. Bài 9 .Tính diện tích của hình phẳng giới hạn các đường sau:, y = 0, ; Bài 10. Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường y = 0; y = x3 -3x2 + 3x - 1 và tiếp tuyến của đường cong đó tại điểm có hoành độ x = 3. Bài 11. Tính diện tích của hình phẳng giới parabol y = x2 - 2x + 2, tiếp tuyến với parabol tại điểm M(3 ; 5) và trục tung. Bài 12. Cho hình phẳng giới hạn bởi các đường sau , y = 0, trục tung và đường thẳng x =1. Tính diện tích của hình phẳng trên. Bài 13. Cho hình phẳng giới hạn bởi các đường: y = sinx, trục hoành, trục tung và đường thẳng . Bài 14.Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường y =x3, y = 2 - x2 , x = 0. Bài 15.Cho hình phẳng (H) giới hạn bởi các đường: y = 1 + sinx, y = 0, x = 0, x = Tính diện tích của hình phẳng trên. Bài 16. Cho hình phẳng sau được giới hạn bởi các đường , y = 0 và đường thẳng (d) đi qua hai điểm (-2 ;0) , ( 0 ;2). Hình 38 a/ Viết phương trình của đường thẳng (d) . b/ Tính diện tích của hình phẳng trên. Bài 17. Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường y = 0 ; y = x3 -3x2 + 3x - 1 và tiếp tuyến của đường cong đó tại điểm có hoành độ x = 3 . Bài 18. Tính diện tích của hình phẳng giới parabol y = x2 - 2x + 2 , tiếp tuyến với parabol tại điểm M(3 ; 5) và trục tung. Bài 19. Tính thể tích của vật thể tròn xoay , sinh bởi mỗi hình phẳng giới bởi các đường sau đây quanh trục Ox : a/ y = 0 , y = 2x - x2 b/ y = sin2x , y = 0 , x = 0 , x = 1 Bài 20 . Cho hình phẳng giới hạn bởi các đường sau y = 0 , trục tung và đường thẳng x =1 a/ Tính diện tích của hình phẳng trên. b/ Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng trên quanh trục Ox. Bài 21. Cho hình phẳng giới hạn bởi các đường y = sinx , trục hoành , trục tung và đường thẳng Bài 22.Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi các đường y =x3 , y = 2 - x2 , x = 0 Bài 23.Cho hình phẳng (H) giới hạn bởi các đường: y = 1 + sinx, y = 0, x =0, x = Tính diện tích của hình phẳng trên. Bài 24 .Cho hàm số y = x3 + 3x2 + 1 a/ Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C) của hàm số đã cho. b/Viết phương trình tiếp tuyến tại điểm uốn của đồ thị (C ). c/Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số trên với đường thẳng y = -x2 + 1. Bài 25.Tính diện tích của hình phẳng sau : Hình 40 Bài 26. Cho hàm số a/ Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị (C ) của hàm số đã cho . b/ Viết phương trình tiếp tuyến (d) của đồ thị (C ) tại điểm uốn. c/ Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị (C ) , trục tung và tiếp tuyến (d) . Hình 41 ---------------------------------------------------------------------------------- PHẦN III THỂ TÍCH CỦA VẬT THỂ TRÒN XOAY I. Công thức tính vật thể tròn xoay 1 / Vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay một hình phẳng quanh trục hoành. Chú ý C Giả sử (H ) là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = f(x) , trục hoành và hai đường thẳng x = a , x = b , trong đó ( a < b) . Quay hình phẳng (H) quanh trục hoành ta được một vật thể tròn xoay. Thể tích của vật thể này được tính theo công thức : Bài toán 31Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox: y = x2 , y = 0 , x = 0 , x = 2. Giải: (đvtt) Bài toán 32 Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox: y = x2 – 2x , y = 0 , x = 0 , x = 1. (đvtt) Bài toán 33 Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox: y = x3 – 3x, y = 0, x = 0, x = 1. Bài toán 34 Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox: , y = 0, x = 0, x = 1. (đvtt) Bài toán 35 Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox: , y = 0, x = 0, x = 1. (đvtt) Bài toán 36 Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox:, y = 0 , x = 0 , x = 1. (đvtt) Bài toán 37 Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox: , y = 0 , x = 1 , x = e. Đặt Do đó . Đặt Suy ra = p(e – 2) (đvtt) Bài toán 38 Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox: , y = 0, x = 0, x = p . (đvtt) (đvtt) Bài toán 39 Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường sau quanh trục hoành Ox:, y = 2x -4 , x = 0 , x = 2 . Hình 42 Gọi V1 là thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường y = 2x - 4, y = 0, x = 0, x = 2 quanh trục hoành Ox . (đvtt) Gọi V2 là thể tích của vật thể trên tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường y = x2 – 4 , y = 0 , x = 0 và x = 2 quanh trục hoành Ox. (đvtt) Thể tích của vật thể tròn xoay cần tính là : (đvtt) Bài toán 40 Gọi (H ) là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số y = 4 –x2, trục hoành và đường thẳng y = x + 2 . Hình 43 Giải: Gọi V1 là thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường y = x + 2, y = 0, x = -2, x = 1 quanh trục hoành Ox . (đvtt) Gọi V2 là thể tích của vật thể trên tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi bốn đường y = 4- x2 , y = 0 , x = 1 và x = 2 quanh trục hoành Ox. (đvtt) Thể tích của vật thể tròn xoay cần tính là : (đvtt) Bài tập tương tự Bài 1 Cho hình phẳng sau giới hạn bởi parabol (P) và đường thẳng d . a/ Viết phương trình của parabol (P) và của đường thẳng d . b/ Tính diện tích của hình phẳng đó. c/ Tính thể tích của vật thể tròn xoay khi quay hình phẳng trên quanh trục hoành . Bài 2 Tính thể tích của vật thể tròn xoay khi quay hình phẳng sau quanh trục hoành . Hình 44 Bài 3. Tính thể tích của vật thể tròn xoay , sinh bởi mỗi hình phẳng giới bởi các đường sau đây quanh trục Ox : a/ y = 0 , y = 2x - x2 b/ y = sin2x, y = 0 , x = 0, x = 1 Bài 4 Cho hàm số có đồ thị (C ). Hình phẳng sau giới hạn bởi đồ thị (C ), tiệm cận xiên D và các đường thẳng x = 2, x = 3. Tính thể tích của vật thể tròn xoay khi quay hình phẳng đó quanh trục hoành. Hình 46 Bài 5 Cho hàm số y = x3 – 3x + 2 có đồ thị (C ) a/ Khảo sát và vẽ đồ thị (C ) của hàm số đã cho . b/ Viết phương trình tiếp tuyến D của đồ thị (C ) tại điểm có hoành độ bằng 2 . c/ Tính diện tích của hình phẳng giới hạn bởi đồ thị (C ) , đường thẳng x = 1 và tiếp tuyến D . d/ T ính thể tích của vật thể tròn xoay khi quay hình phẳng trên quanh trục hoành . Hình 47 C Giả sử (H ) là hình phẳng giới hạn bởi đồ thị hàm số x = g(y) , trục tung và hai đường thẳng y = m , y = n , trong đó ( m < n) . Quay hình phẳng (H) quanh trục hoành ta được một vật thể tròn xoay . Thể tích của vật thể này được tính theo công thức : 2/ Vật thể tròn xoay khi quanh một hình phẳng quanh trục tung Bài toán 41 Cho hình phẳng giới hạn bởi các các đường sau: , trục tung, và hai đường thẳng y = 0, y = 1. Tính thể của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng trên quanh trục tung . Ta có Do đó thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng tạo bởi đồ thị hàm số , trục tung và hai đường thẳng y = 0 , y = 1 là : (đvtt) Bài toán 42 . Cho hình phẳng (H) giới hạn bởi đường cong (C ) : , trục tung, hai đường thẳng x = 2, y = 2.Tính thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng trên quanh trục tung. Hình 48 Gọi V1 là thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi nửa elip (E ), trục tung và hai đường y = 0, y = 1 quanh trục tung. (đvtt) Gọi V2 là thể tích của vật thể tròn xoay tạo bởi khi quay hình phẳng giới hạn bởi đường thẳng y = 2, trục tung và hai đường y = 0, y = 1 quanh trục tung. (đvtt) Thể tích của vật thể cần tính là : (đvtt) 3/ Thể tích của khối cầu , khối trụ, khối nón, khối nón cụt a/ Thể tích của khối cầu Trong hệ tọa độ Oxy cho nửa đường tròn có phương trình (P ) : x2 + y2 = r2 với r > 0 và y ≥ 0 . (hình 49) Quay nửa hình tròn đó quanh trục hoành ta được một mặt cầu có bán hính bằng r . Thể tích của mặt cầu này là : (đvtt) Hinh 49 Thật vậy : Giải : Ta có Với y ≥ 0 ta có : có đồ thị là nửa đường tròn phía trên trục hoành. Và có diện tích b/ Thể tích của khối trụ : Cho hình phẳng ( hình chữ nhật )giới hạn bởi đường thẳng y = r ( r > 0) ; trục hoành và các đường thẳng x = 0 ; x = h ( h > 0) . Quay hình phẳng trên quanh trục hoành ta được một khối trụ có bán kính đáy bằng r và chiều cao h . Thể tích của vật thể tròn xoay ( khối trụ )này là : (đvtt) . c/ Thể tích khối nón tròn xoay . Cho hình phẳng (H) ( tam giác vuông ) giới hạn bởi đồ thị hàm số ; trục hoành và hai đường thẳng x = 0; x = h. (hình 50). Quay hình phẳng (H ) quanh trục hoành ta được một khối nón có bán kính đáy bằng r và chiều cao bằng h. Khi đó thể tích của khối nón đó là: (đvtt) . Hình 50 d/ Thể tích của khối nón cụt Hình 51 Cho hình thang vuông giới hạn bởi đồ thị hàm số , trục hoành và hai đường thẳng x = a ; x = b ( b > a > 0 ; R > r > 0 ) . Hình 51 Quay hình thang vuông trên quanh trục hoành ta được một khối nón cụt có bán kính đáy lớn bằng R , bán kính đáy nhỏ bằng r và chiều cao bằng h = b – a . Thể tích của khối nón cụt tạo thành là : Vì khi x = a ta có y = r và khi x = b ta có Do đó ( đvtt) Chú ý : --------------------------------o0o-------------------------------- KẾT LUẬN Qua quá trình giảng dạy trong thời gian vừa qua tôi nhận thấy rằng , tài liệu “Để học tốt vấn đề ứng dụng của tích phân” đã giúp tôi thu được nhiều kết quả khả quan trong quá trình giảng dạy nội dung này. Học sinh khắc phục được những “sai lầm” và khó khăn khi gặp bài toán tính diện tích của hình phẳng cũng như tính thể tích của vật thể tròn xoay ở chương trình giải tích 12. Thuận lợi cho việc tăng cường tính trực quan, cũng đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và dạy học. Từ đó, các em học sinh rât thích thú và học tốt vấn đề này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Sách giáo khoa và sách bài tập Giải Tích 12 – NXBGD – Trần Văn Hạo (Chủ biên). [2]. Toán học và tuổi trẻ. [3]. Tuyển tập các chuyên đề và kỹ thuật tính tích phân – Trần Phương. [4]. Giải toán Giải tích 12 – Trần Văn Kỷ. [5]. Một số phương pháp chọn lọc giải Toán Sơ Cấp – Phan Đức Chính. MỤC LỤC STT Nội dung Trang 1 Lời Giới Thiệu 1 2 Thực trạng và giải pháp chung giúp học sinh học tốt vấn đề ứng dụng tích phân 3 3 Phần II: Diện tích hình phẳng 5 4 Hình phẳng giới hạn bởi một đồ thị hàm số và trục hoành, các đường thẳng x = a, x = b. 5 5 Hình phẳng giới hạn bởi hai đồ thị hàm số 16 6 Phần III. Thể tích vật thể tròn xoay 26 7 Vật thể tròn xoay sinh bởi một hình phẳng quay quanh trục hoành 26 8 Vật thể tròn xoay sinh bởi một hình phẳng quay quanh trục tung 29 9 Thể tích khối cầu, khối trụ, khối nón, khối nón cụt 29 10 Tài liệu tham khảo 32
Tài liệu đính kèm: