Давайте разберём задачу пошагово и подробно.
Описание задачи:
Нам даны две линии, ограничивающие участок стола для презентации:
- \( y = x^2 - 2x + 1 \)
- \( y = 1 + x \)
Требуется найти площадь этого участка и выполнить чертёж.
Шаг 1. Анализ уравнений линий
- Первая линия: \( y = x^2 - 2x + 1 \)
Это квадратичная функция, парабола. Приведём её к более удобному виду, дополнив или выразив вершину:
\[ y = x^2 - 2x + 1 \]
Можно переписать в виде полного квадрата:
\[ y = (x - 1)^2 \]
Это парабола с вершиной в точке \((1, 0)\).
- Вторая линия: \( y = 1 + x \)
Это прямая с угловым коэффициентом 1 и проходящая через точку \((0, 1)\).
Шаг 2. Нахождение точек пересечения линий
Чтобы найти границы области, решим систему:
\[ (x - 1)^2 = 1 + x \]
Рассмотрим:
\[ x^2 - 2x + 1 = x + 1 \]
Перенесём все в одну сторону:
\[ x^2 - 2x + 1 - x - 1 = 0 \] \[ x^2 - 3x = 0 \]
Решим квадратное уравнение:
\[ x(x - 3) = 0 \]
Значит, решения:
\[ x = 0 \quad \text{или} \quad x = 3 \]
Теперь найдём соответствующие y:
- Для \(x=0\):
\[ y = 1 + 0 = 1 \] или парабола:
\[ y = (0 - 1)^2 = 1 \] совпадает, значит точка пересечения:
\[ (0, 1) \]
- Для \(x=3\):
\[ y = 1 + 3 = 4 \] и по параболе:
\[ (3 - 1)^2 = 2^2 = 4 \]
точка пересечения:
\[ (3, 4) \]
Шаг 3. Построение области
Область ограничена:
- снизу: парабой \( y = (x - 1)^2 \);
- сверху: прямой \( y = 1 + x \);
и по x — от \(x=0\) до \(x=3\).
Шаг 4. Вычисление площади
Площадь между двумя кривыми на интервале \([0, 3]\):
\[ S = \int_{0}^{3} [\text{верхняя функция} - \text{нижняя функция}] \, dx \]
- верхняя линия: \( y = 1 + x \)
- нижняя линия: \( y = (x - 1)^2 \)
Итак:
\[ S = \int_0^3 [ (1 + x) - (x - 1)^2 ] dx \]
Раскроем и упростим выражение внутри интеграла:
\[ (1 + x) - (x^2 - 2x +1) = 1 + x - x^2 + 2x - 1 = (x + 2x) - x^2 = 3x - x^2 \]
Следовательно:
\[ S = \int_0^3 (3x - x^2) dx \]
Вычислим интеграл:
\[ \int (3x - x^2) dx = \frac{3x^2}{2} - \frac{x^3}{3} \]
Подставляем пределы \(0\) и \(3\):
\[ S = \left[ \frac{3 \times 3^2}{2} - \frac{3^3}{3} \right] - \left[ 0 - 0 \right] \]
Посчитаем:
\[ \frac{3 \times 9}{2} - \frac{27}{3} = \frac{27}{2} - 9 = 13.5 - 9 = 4.5 \]
Ответ: площадь участка составляет \(\boxed{4.5}\) квадратных метров.
Шаг 5. Чертёж (описание)
Для чертежа:
- Проведите ось \(x\).
- Постройте параболу \( y = (x - 1)^2 \), она симметрична относительно вертикальной оси через \(x=1\).
- Постройте линию \( y = 1 + x \), которая пересекает параболу в точках \((0,1)\) и \((3,4)\).
- Область ограничена снизу параболой, сверху — линией, эти линии соединены at точками \((0,1)\) и \((3,4)\).
Если нужно — я могу помочь вам построить чертёж более подробно или дать график в виде рисунка.