다음 각 영역의 넓이를 정확하게 구하세요.
(a) 곡선 와 사이의 유계인 영역. (b) 구간 에서 사인함수와 코사인함수 사이의 영역. (c) 와 사이의 유계인 영역. (d) 와 사이의 유계인 영역. 단, 은 양의 상수이다.
영어 원문 보기
Find the exact area of each described region.
(a) The finite region between the curves and . (b) The region between the sine and cosine functions on the interval . (c) The finite region between and . (d) The finite region between and , where is a positive constant.
정답·풀이 보기
(a) 두 그래프의 교점은 일 때 생기므로, 즉 을 만족하는 를 구해야 한다. 근의 공식에 의해
아래 그림과 같이 과 사이에서 곡선 이 의 오른쪽에 있으므로( 값이 더 크므로), 두 곡선 사이의 넓이는 다음 적분으로 주어진다.
이 적분의 값을 구하면
(b) 아래 그림에서 보듯이, 이 구간에서 의 그래프가 의 그래프보다 위에 있다. 따라서 두 곡선 사이의 넓이는 다음과 같다.
(c) 을 로 고쳐 쓸 수 있다. 두 곡선은 일 때 만난다. 따라서 이므로 이고, 인수분해하면 이다. 그러므로 두 곡선은 또는 에서 만난다. 아래 그림에서 보듯이 이 구간에서 이 의 오른쪽에 있으므로, 두 곡선 사이 영역의 넓이는 다음과 같다.
(d) 대표적인 그림( 인 경우)이 아래에 있다. 두 곡선은 일 때, 즉 일 때 만난다. 근의 공식에 의해
세로로 자른 조각으로 적분하면, 의 그래프가 항상 의 그래프보다 위에 있으므로 두 그래프 사이 영역의 넓이는 다음과 같다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) The point of intersection of the graphs occurs when , and thus we need to find where or . By the quadratic formula, it follows that
Since the curve lies to the right (has a greater value) of between and as shown in the figure below, we see that the area between the two curves is given by the integral
Evaluating this integral, we find that
(b) As the figure below shows, the graph of lies above the graph of on this interval. So the area between the two curves is given by
(c) We can rewrite as . The two curves intersect when . It follows that , so and thus factoring, . Hence the two curves intersect when or . The figure below shows that lies to the right of on this interval, so the area of the region between the two curves is
(d) A representative picture (with ) is shown in the figure below. The two curves intersect when , or when . By the quadratic formula, it folows that
If we integrate with vertical slices, then the graph of is always above the graph of and so the area of the region between the two graphs is
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-2 · 1.5절 · 18번우리말 번역
곡선 와 직선 에 의해 유계가 되는 유한한 영역의 넓이를 구하세요.
다 풀었으면 정답 확인
첫 번째 함수는 삼차함수이며, 에서 축과 만난다. 두 번째 함수는 기울기가 양수인 직선이다.
이 함수들이 서로 어떤 위치 관계에 있는지 알아야 하므로, 교점을 구한다.
따라서 세 교점은 일 때와 일 때이다. 다음이 성립한다. 그러므로 두 구간 와 에서 각각 어느 함수가 위에 있는지 알아보아야 한다. 각 구간의 한 점에서 확인하면 충분하다.
0 은 구간 에 속하므로, 이 구간에서는 가 위쪽 함수이다. 1 은 구간 에 속하므로, 이 구간에서는 가 위쪽 함수이다. 이제 넓이를 구하는 적분을 세울 수 있다.