Cho (H ) là hình phẳng giới hạn bởi parabol \(y=\sqrt{3} x^{2}\), cung tròn có phương trình \(y=\sqrt{4-x^{2}} \quad(\text { vói } 0 \leq x \leq 2)\) và trục hoành (phần tô đậm trong hình vẽ). Diện tích của (H ) bằng
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiPhương trình hoành độ giao điểm của parabol \(y=\sqrt{3} x^{2}\) và cung tròn \(y=\sqrt{4-x^{2}} \quad \text { (với } 0 \leq x \leq 2)\) là:
\(\sqrt{4-x^{2}}=\sqrt{3} x^{2} \Leftrightarrow 4-x^{2}=3 x^{4} \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l} x^{2}=1 \\ x^{2}=-\frac{4}{3} \end{array} \Leftrightarrow x=1(\text { vì } 0 \leq x \leq 2)\right.\)
Diện tích hình (H):
\(S=\int_{0}^{1} \sqrt{3} x^{2} \mathrm{d} x+\int_{1}^{2} \sqrt{4-x^{2}} \mathrm{d} x=\left.\frac{\sqrt{3}}{3} x^{3}\right|_{0} ^{1}+I=\frac{\sqrt{3}}{3}+I \text { với } I=\int_{1}^{2} \sqrt{4-x^{2}} \mathrm{d} x\)
\(\text { Đăt: } x=2 \sin t, t \in\left[-\frac{\pi}{2} ; \frac{\pi}{2}\right] \Rightarrow \mathrm{d} x=2 \cos t . \mathrm{d} t\)
\(\text { Đổi cận: } x=1 \Rightarrow t=\frac{\pi}{6}, x=2 \Rightarrow t=\frac{\pi}{2}\)
\(I=\int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{2}} \sqrt{4-4 \sin ^{2} t} \cdot 2 \cos t \cdot \mathrm{d} t=\int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{2}} 4 \cos ^{2} t \cdot \mathrm{d} t=\int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{2}} 2(1+\cos 2 t) \cdot \mathrm{d} t=\left.(2 x+\sin 2 t)\right|_{\frac{\pi}{6}} ^{\frac{\pi}{2}}=\frac{2 \pi}{3}-\frac{\sqrt{3}}{2}\)
Vậy \(S=\frac{\sqrt{3}}{3}+I=\frac{\sqrt{3}}{3}+\frac{2 \pi}{3}-\frac{\sqrt{3}}{2}=\frac{4 \pi-\sqrt{3}}{6}\)