Номер 274, страница 344 - гдз по алгебре 10-11 класс учебник Колмогоров, Абрамов

Алгебра, 10-11 класс Учебник, авторы: Колмогоров Андрей Николаевич, Абрамов Александр Михайлович, Дудницын Юрий Павлович, издательство Просвещение, Москва, 2008, зелёного цвета

Авторы: Колмогоров А. Н., Абрамов А. М., Дудницын Ю. П.

Тип: Учебник

Издательство: Просвещение

Год издания: 2008 - 2025

Цвет обложки: зелёный, чёрный

ISBN: 978-5-09-019513-3

Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации

Алгебра и начала математического анализа

Популярные ГДЗ в 10 классе

Параграф 4. Начала математического анализа. Глава 6. Задачи повышенной трудности - номер 274, страница 344.

№274 (с. 344)
Условие. №274 (с. 344)
скриншот условия
Алгебра, 10-11 класс Учебник, авторы: Колмогоров Андрей Николаевич, Абрамов Александр Михайлович, Дудницын Юрий Павлович, издательство Просвещение, Москва, 2008, зелёного цвета, страница 344, номер 274, Условие

274. Вычислите площадь фигуры, состоящей из точек, лежащих внутри эллипса. (Эллипсом называется фигура, координаты точек которой удовлетворяют равенству $\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1.$)

Решение 5. №274 (с. 344)

Площадь фигуры, ограниченной эллипсом, можно найти с помощью определенного интеграла. Уравнение эллипса, заданного в условии, имеет вид:$ \frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1 $,где $a$ и $b$ — длины большой и малой полуосей эллипса соответственно.

Для вычисления площади выразим $y$ через $x$. Из уравнения эллипса получаем:$ \frac{y^2}{b^2} = 1 - \frac{x^2}{a^2} \implies y^2 = b^2 \left(1 - \frac{x^2}{a^2}\right) = \frac{b^2}{a^2}(a^2 - x^2) $.Отсюда $ y = \pm \frac{b}{a} \sqrt{a^2 - x^2} $.Знак «+» соответствует верхней половине эллипса ($y \ge 0$), а знак «−» — нижней ($y \le 0$).

Эллипс симметричен относительно осей координат. Поэтому для нахождения его общей площади $S$ достаточно вычислить площадь его четверти, находящейся в первом координатном квадранте (где $x \ge 0$, $y \ge 0$), и умножить результат на 4. В первом квадранте $x$ изменяется в пределах от $0$ до $a$. Площадь $S$ можно представить как интеграл:

$ S = 4 \int_{0}^{a} y(x) \,dx = 4 \int_{0}^{a} \frac{b}{a} \sqrt{a^2 - x^2} \,dx = \frac{4b}{a} \int_{0}^{a} \sqrt{a^2 - x^2} \,dx $.

Интеграл $\int_{0}^{a} \sqrt{a^2 - x^2} \,dx$ вычисляется с помощью тригонометрической подстановки $x = a \sin(t)$.При такой подстановке дифференциал $dx = a \cos(t) \,dt$. Необходимо также изменить пределы интегрирования для новой переменной $t$. Если $x=0$, то $a \sin(t) = 0$, откуда $t = 0$. Если $x=a$, то $a \sin(t) = a$, откуда $\sin(t) = 1$, и $t = \frac{\pi}{2}$. Таким образом, новые пределы интегрирования — от $0$ до $\frac{\pi}{2}$.

Подставим замену в интеграл:

$ \int_{0}^{a} \sqrt{a^2 - x^2} \,dx = \int_{0}^{\pi/2} \sqrt{a^2 - a^2 \sin^2(t)} \cdot (a \cos(t)) \,dt = \int_{0}^{\pi/2} \sqrt{a^2 \cos^2(t)} \cdot a \cos(t) \,dt $.

Так как на отрезке $[0, \frac{\pi}{2}]$ функция $\cos(t)$ неотрицательна, $\sqrt{a^2 \cos^2(t)} = a \cos(t)$. Интеграл принимает вид:

$ \int_{0}^{\pi/2} a \cos(t) \cdot a \cos(t) \,dt = a^2 \int_{0}^{\pi/2} \cos^2(t) \,dt $.

Для вычисления этого интеграла воспользуемся формулой понижения степени: $\cos^2(t) = \frac{1 + \cos(2t)}{2}$.

$ a^2 \int_{0}^{\pi/2} \frac{1 + \cos(2t)}{2} \,dt = \frac{a^2}{2} \int_{0}^{\pi/2} (1 + \cos(2t)) \,dt = \frac{a^2}{2} \left[ t + \frac{1}{2}\sin(2t) \right]_{0}^{\pi/2} $.

Подставляем пределы интегрирования:

$ \frac{a^2}{2} \left( \left(\frac{\pi}{2} + \frac{1}{2}\sin(\pi)\right) - \left(0 + \frac{1}{2}\sin(0)\right) \right) = \frac{a^2}{2} \left( \frac{\pi}{2} + 0 - 0 \right) = \frac{\pi a^2}{4} $.

Теперь мы можем найти полную площадь эллипса $S$, подставив значение вычисленного интеграла:

$ S = \frac{4b}{a} \cdot \left(\frac{\pi a^2}{4}\right) = \pi ab $.

Таким образом, площадь фигуры, ограниченной эллипсом, равна произведению числа $\pi$ на длины его полуосей.

Ответ: $S = \pi ab$

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться

Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по алгебре за 10-11 класс, для упражнения номер 274 расположенного на странице 344 к учебнику 2008 года издания для учащихся школ и гимназий.

Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по алгебре к упражнению №274 (с. 344), авторов: Колмогоров (Андрей Николаевич), Абрамов (Александр Михайлович), Дудницын (Юрий Павлович), учебного пособия издательства Просвещение.