微积分学示例

$y = \sin (x)$ , $y = 5 x$ , $x = \frac{π}{2}$ , $x = π$

解题步骤 1

用替代法求解从而求曲线的交点。

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解题步骤 1.1

消去每个方程两边相等的部分并合并。

$\sin (x) = 5 x$

解题步骤 1.2

画出方程每一边的图像。其解即为交点的 x 值。

$x = 0$

解题步骤 1.3

当 $x = 0$ 时计算 $y$ 。

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解题步骤 1.3.1

代入 $0$ 替换 $x$ 。

$y = 5 (0)$

解题步骤 1.3.2

将 $0$ 代入 $y = 5 (0)$ 以替换 $x$ ，然后求解 $y$ 。

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解题步骤 1.3.2.1

去掉圆括号。

$y = 5 (0)$

解题步骤 1.3.2.2

将 $5$ 乘以 $0$ 。

$y = 0$

解题步骤 1.4

方程组的解是一组完整的有序对，并且它们都是有效解。

$(0, 0)$

解题步骤 2

两条曲线所围成区域的面积为每一个区域上方曲线的积分减去下方曲线的积分。各区域由曲线的交点确定。可以通过代数方法或图像法来计算。

$A r e a = \int_{\frac{π}{2}}^{π} 5 x d x - \int_{\frac{π}{2}}^{π} \sin (x) d x$

解题步骤 3

用积分求 $\frac{π}{2}$ 和 $π$ 之间的面积。

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解题步骤 3.1

将积分合并为一个单积分。

$\int_{\frac{π}{2}}^{π} 5 x - (\sin (x)) d x$

解题步骤 3.2

将 $- 1$ 乘以 $\sin (x)$ 。

$\int_{\frac{π}{2}}^{π} 5 x - \sin (x) d x$

解题步骤 3.3

将单个积分拆分为多个积分。

$\int_{\frac{π}{2}}^{π} 5 x d x + \int_{\frac{π}{2}}^{π} - \sin (x) d x$

解题步骤 3.4

由于 $5$ 对于 $x$ 是常数，所以将 $5$ 移到积分外。

$5 \int_{\frac{π}{2}}^{π} x d x + \int_{\frac{π}{2}}^{π} - \sin (x) d x$

解题步骤 3.5

根据幂法则， $x$ 对 $x$ 的积分是 $\frac{1}{2} x^{2}$ 。

$5 (\frac{1}{2} x^{2}]_{\frac{π}{2}}^{π}) + \int_{\frac{π}{2}}^{π} - \sin (x) d x$

解题步骤 3.6

组合 $\frac{1}{2}$ 和 $x^{2}$ 。

$5 (\frac{x^{2}}{2}]_{\frac{π}{2}}^{π}) + \int_{\frac{π}{2}}^{π} - \sin (x) d x$

解题步骤 3.7

由于 $- 1$ 对于 $x$ 是常数，所以将 $- 1$ 移到积分外。

$5 (\frac{x^{2}}{2}]_{\frac{π}{2}}^{π}) - \int_{\frac{π}{2}}^{π} \sin (x) d x$

解题步骤 3.8

$\sin (x)$ 对 $x$ 的积分为 $- \cos (x)$ 。

$5 (\frac{x^{2}}{2}]_{\frac{π}{2}}^{π}) - (- \cos (x)]_{\frac{π}{2}}^{π})$

解题步骤 3.9

化简答案。

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解题步骤 3.9.1

代入并化简。

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解题步骤 3.9.1.1

计算 $\frac{x^{2}}{2}$ 在 $π$ 处和在 $\frac{π}{2}$ 处的值。

$5 ((\frac{π^{2}}{2}) - \frac{{(\frac{π}{2})}^{2}}{2}) - (- \cos (x)]_{\frac{π}{2}}^{π})$

解题步骤 3.9.1.2

计算 $- \cos (x)$ 在 $π$ 处和在 $\frac{π}{2}$ 处的值。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{{(\frac{π}{2})}^{2}}{2}) - (- \cos (π) + \cos (\frac{π}{2}))$

解题步骤 3.9.2

化简。

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解题步骤 3.9.2.1

$\cos (\frac{π}{2})$ 的准确值为 $0$ 。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{{(\frac{π}{2})}^{2}}{2}) - (- \cos (π) + 0)$

解题步骤 3.9.2.2

将 $- \cos (π)$ 和 $0$ 相加。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{{(\frac{π}{2})}^{2}}{2}) - - \cos (π)$

解题步骤 3.9.2.3

将 $- 1$ 乘以 $- 1$ 。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{{(\frac{π}{2})}^{2}}{2}) + 1 \cos (π)$

解题步骤 3.9.2.4

将 $\cos (π)$ 乘以 $1$ 。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{{(\frac{π}{2})}^{2}}{2}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3

化简。

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解题步骤 3.9.3.1

化简分子。

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解题步骤 3.9.3.1.1

对 $\frac{π}{2}$ 运用乘积法则。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{\frac{π^{2}}{2^{2}}}{2}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.1.2

对 $2$ 进行 $2$ 次方运算。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{\frac{π^{2}}{4}}{2}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.2

将分子乘以分母的倒数。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - (\frac{π^{2}}{4} \cdot \frac{1}{2})) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.3

合并。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{π^{2} \cdot 1}{4 \cdot 2}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.4

将 $π^{2}$ 乘以 $1$ 。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{π^{2}}{4 \cdot 2}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.5

将 $4$ 乘以 $2$ 。

$5 (\frac{π^{2}}{2} - \frac{π^{2}}{8}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.6

要将 $\frac{π^{2}}{2}$ 写成带有公分母的分数，请乘以 $\frac{4}{4}$ 。

$5 (\frac{π^{2}}{2} \cdot \frac{4}{4} - \frac{π^{2}}{8}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.7

通过与 $1$ 的合适因数相乘，将每一个表达式写成具有公分母 $8$ 的形式。

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解题步骤 3.9.3.7.1

将 $\frac{π^{2}}{2}$ 乘以 $\frac{4}{4}$ 。

$5 (\frac{π^{2} \cdot 4}{2 \cdot 4} - \frac{π^{2}}{8}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.7.2

将 $2$ 乘以 $4$ 。

$5 (\frac{π^{2} \cdot 4}{8} - \frac{π^{2}}{8}) + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.8

在公分母上合并分子。

$5 \frac{π^{2} \cdot 4 - π^{2}}{8} + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.9

将 $4$ 移到 $π^{2}$ 的左侧。

$5 \frac{4 \cdot π^{2} - π^{2}}{8} + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.10

从 $4 π^{2}$ 中减去 $π^{2}$ 。

$5 \frac{3 π^{2}}{8} + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.11

乘以 $5 \frac{3 π^{2}}{8}$ 。

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解题步骤 3.9.3.11.1

组合 $5$ 和 $\frac{3 π^{2}}{8}$ 。

$\frac{5 (3 π^{2})}{8} + \cos (π)$

解题步骤 3.9.3.11.2

将 $3$ 乘以 $5$ 。

$\frac{15 π^{2}}{8} + \cos (π)$

解题步骤 3.10

化简每一项。

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解题步骤 3.10.1

在第一象限中找出三角函数值与之相等的角，并使用这一参考角。令表达式取负值，因为余弦在第二象限为负。

$\frac{15 π^{2}}{8} - \cos (0)$

解题步骤 3.10.2

$\cos (0)$ 的准确值为 $1$ 。

$\frac{15 π^{2}}{8} - 1 \cdot 1$

解题步骤 3.10.3

将 $- 1$ 乘以 $1$ 。

$\frac{15 π^{2}}{8} - 1$

解题步骤 4

微积分学 示例

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