Чтобы найти площадь фигуры, ограниченной заданными прямыми и графиком функции, следуем следующим шагам:
Шаг 1: Определение границ интегрирования
У нас есть параллельные прямые:
- ( x = 0 ) (вертикальная прямая, проходящая через 0)
- ( x = 2 ) (вертикальная прямая, проходящая через 2)
И горизонтальная прямая:
Мы также имеем график функции:
Площадь будет находиться между графиком функции и прямой ( y = 3 ) от ( x = 0 ) до ( x = 2 ).
Шаг 2: Найдите точки пересечения графика функции и линии ( y = 3 )
Для этого приравняем функцию к 3:
[
3x^2 - 5x + 7 = 3
]
Упрощаем:
[
3x^2 - 5x + 4 = 0
]
Теперь можем использовать дискриминант для нахождения корней:
[
D = b^2 - 4ac = (-5)^2 - 4 \cdot 3 \cdot 4 = 25 - 48 = -23
]
Так как дискриминант отрицательный, у уравнения нет действительных корней. Это значит, что график функции ( f(x) ) не пересекается с линией ( y = 3 ) на интервале от 0 до 2.
Шаг 3: Нахождение площади
Поскольку график функции выше прямой ( y = 3 ) на всём рассматриваемом интервале, площадь области может быть найдена как разность между графиком функции и линией ( y = 3 ):
[
\text{Площадь} = \int_{0}^{2} (f(x) - 3) , dx
]
Шаг 4: Интегрирование функции
Подставим ( f(x) = 3x^2 - 5x + 7 ):
[
\text{Площадь} = \int_{0}^{2} (3x^2 - 5x + 7 - 3) , dx = \int_{0}^{2} (3x^2 - 5x + 4) , dx
]
Теперь посчитаем интеграл:
[
\int (3x^2 - 5x + 4) , dx = x^3 - \frac{5}{2}x^2 + 4x + C
]
Теперь подставим пределы от 0 до 2:
[
\left[ x^3 - \frac{5}{2}x^2 + 4x \right]_{0}^{2} = \left[ 2^3 - \frac{5}{2} \cdot 2^2 + 4 \cdot 2 \right] - \left[ 0 \right]
]
Вычислим:
[
= \left[ 8 - \frac{5}{2} \cdot 4 + 8 \right]
]
[
= 8 - 10 + 8
]
[
= 6
]
Ответ
Площадь фигуры, ограниченной прямыми ( x = 0 ), ( x = 2 ), ( y = 3 ) и графиком функции ( f(x) = 3x^2 - 5x + 7 ), равна ( 6 ).