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摘 要:结合初高中知识与高等数学知识,推导出一个抛物线与x轴围成图形的面积公式。
关键词:拋物线;面积;韦达定理;定积分
已知,抛物线y=ax?+bx+c(a<0),与x轴交于两点,A([x1],0),B([x2],0),求抛物线与x轴围成图形的面积。如图
易知Δ>0且a<0。
根据韦达定理可知[x1+x2]=[-ba],[x1?x2]=[ca],
[x2-x1=x2-x12]=[x1+x22-4x1x2]=[b2-4ac-a],则由积分定义可得:S=[x1x2ax2+bx+c?x]
=[13ax3x2x1]+[12bxx2x1]+[cxx2x1]
=[13ax32-x31+12bx22-x21]+[cx2-x1]
=[x2-x1][[13ax21+x22+x1x2+12bx1+x2+c]]
=[{13a[-ba2-ca]+12b?(-ba)+c}(b2-4ac-a)]
=[-[-b2+4ac6a2(b2-4ac)]]
=[(b2-4ac)(b2-4ac)6a2]
因为Δ大于零,所以[b2-4ac]>0.因此此时S=[(b2-4ac)(b2-4ac)6a2]
反之,当a>0时,仿照以上可得S=[|(-b2+4ac)(b2-4ac)6a2|]。因为Δ大于零,所以[b2-4ac]>0,故[-b2+4ac]<0。又因为所围成的面积必定大于零,故S=[(b2-4ac)(b2-4ac)6a2]。通过上述推导可知,无论a为除零之外的何值,当Δ大于零时,抛物线与x轴所围图形的面积为S=[(b2-4ac)(b2-4ac)6a2]。
参考文献
[1]同济大学数学系.高等数学上册[M].北京:高等教育出版社,2014(7).
关键词:拋物线;面积;韦达定理;定积分
已知,抛物线y=ax?+bx+c(a<0),与x轴交于两点,A([x1],0),B([x2],0),求抛物线与x轴围成图形的面积。如图
易知Δ>0且a<0。
根据韦达定理可知[x1+x2]=[-ba],[x1?x2]=[ca],
[x2-x1=x2-x12]=[x1+x22-4x1x2]=[b2-4ac-a],则由积分定义可得:S=[x1x2ax2+bx+c?x]
=[13ax3x2x1]+[12bxx2x1]+[cxx2x1]
=[13ax32-x31+12bx22-x21]+[cx2-x1]
=[x2-x1][[13ax21+x22+x1x2+12bx1+x2+c]]
=[{13a[-ba2-ca]+12b?(-ba)+c}(b2-4ac-a)]
=[-[-b2+4ac6a2(b2-4ac)]]
=[(b2-4ac)(b2-4ac)6a2]
因为Δ大于零,所以[b2-4ac]>0.因此此时S=[(b2-4ac)(b2-4ac)6a2]
反之,当a>0时,仿照以上可得S=[|(-b2+4ac)(b2-4ac)6a2|]。因为Δ大于零,所以[b2-4ac]>0,故[-b2+4ac]<0。又因为所围成的面积必定大于零,故S=[(b2-4ac)(b2-4ac)6a2]。通过上述推导可知,无论a为除零之外的何值,当Δ大于零时,抛物线与x轴所围图形的面积为S=[(b2-4ac)(b2-4ac)6a2]。
参考文献
[1]同济大学数学系.高等数学上册[M].北京:高等教育出版社,2014(7).