Càlcul d'àrees sota una corba

Com trobar l'àrea compresa entre la gràfica d'una funció, l'eix OX i dues abscisses?

Per trobar una àrea compresa entre la gràfica d'una funció f(x), l'eix d'abscisses i les rectes x=a i x=b cal seguir els passos

1. Trobar els punts de tall de la gràfica de la funció amb l'eix d'abscisses resolent l'equació f(x)=0

2. Seleccionar d'entre els punts de tall obtinguts, aquells que es trobin en l'interval [a,b]. Imaginem que aquests són x1, x2 , x3 i x4

3. L'interval [a,b] queda dividit en altres intervals si col·loquem els valors anteriors : [a, x1], [x1, x2], [x2, x3], [x3, x4] i [x4, b]

4. Per a cada interval trobat hem d'esbrinar si la gràfica de la funció queda per sobre l'eix OX o per sota

5. En funció de si l'àrea obtinguda queda per sobre o per sota caldrà agafar la integral definida o canviar-li el signe.

Per exemple en el cas:

À r e a espacio t o t a l espacio igual A subíndice 1 más A subíndice 2 más A subíndice 3 más A subíndice 4 más A subíndice 5 igual
espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio espacio menos integral subíndice a superíndice x subíndice 1 fin superíndice f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho d x espacio espacio más espacio integral subíndice x subíndice 1 fin subíndice superíndice x subíndice 2 fin superíndice f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho d x espacio más espacio integral subíndice x subíndice 2 fin subíndice superíndice x subíndice 3 fin superíndice f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho d x menos espacio integral subíndice x subíndice 3 fin subíndice superíndice x subíndice 4 fin superíndice f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho d x espacio más espacio integral subíndice x subíndice 4 fin subíndice superíndice b f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho d x espacio espacio

Exemple 1 :

Anem a trobar l'àrea compresa entre la gràfica de la funció f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho igual x al cubo menos 2 x al cuadrado menos x más 2, l'eix d'abscisses i les rectes x = -2 i x = 1'5

1. f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho igual 0 espacio flecha derecha x al cubo menos 2 x al cuadrado menos x más 2 igual 0 flecha derecha x igual menos 1 coma espacio x igual 1 espacio i espacio x igual 2 espacio

2. Dels valors obtinguts agafem els valors x = -1 i x = 1

3. L'interval [-2,1'5] queda dividit en 3 intervals: [-2,-1], [-1,1] i [1,1'5] i per tant tindrem 3 àrees també: A subíndice 1 coma espacio A subíndice 2 espacio i espacio A subíndice 3

4. Per a cada interval trobat hem d'esbrinar si la gràfica de la funció queda per sobre l'eix OX o per sota. Per això busquem la imatge d'un valor de cada interval:

  • f paréntesis izquierdo menos 1 apóstrofo 5 paréntesis derecho igual menos 4 apóstrofo 38 flecha derecha f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio é s espacio n e g a t i v a espacio e n espacio l apóstrofo i n t e r v a l espacio corchete izquierdo menos 2 coma menos 1 corchete derecho
  • f paréntesis izquierdo menos 0 apóstrofo 5 paréntesis derecho igual 1 apóstrofo 88 flecha derecha f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio é s espacio p o s i t i v a espacio e n espacio l apóstrofo i n t e r v a l espacio corchete izquierdo menos 1 coma 1 corchete derecho
  • f paréntesis izquierdo 1 apóstrofo 25 paréntesis derecho igual menos 0 apóstrofo 42 flecha derecha f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio é s espacio n e g a t i v a espacio e n espacio l apóstrofo i n t e r v a l espacio corchete izquierdo 1 coma 1 apóstrofo 5 corchete derecho

5. Calculem el valor de les diferents àrees i finalment les sumemPer fer els càlculs el més exacte possible posarem 1,5= 3/2

A subíndice 1 igual menos integral subíndice menos 2 fin subíndice superíndice menos 1 fin superíndice f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio d x igual menos integral subíndice menos 2 fin subíndice superíndice menos 1 fin superíndice abrir paréntesis x al cubo menos 2 x al cuadrado menos x más 2 cerrar paréntesis espacio d x igual menos abrir corchetes fracción x elevado a 4 entre 4 menos 2 por fracción x al cubo entre 3 menos fracción x al cuadrado entre 2 más 2 x cerrar corchetes subíndice menos 2 fin subíndice superíndice menos 1 fin superíndice igual menos abrir corchetes 1 cuarto menos 2 por fracción numerador abrir paréntesis menos 1 cerrar paréntesis entre denominador 3 fin fracción menos 1 medio menos 2 menos abrir paréntesis 4 menos 2 por fracción numerador paréntesis izquierdo menos 8 paréntesis derecho entre denominador 3 fin fracción menos 2 menos 4 cerrar paréntesis cerrar corchetes igual fracción 59 entre 12 espacio espacio u n i t a t s al cuadrado

A subíndice 2 igual integral subíndice menos 1 fin subíndice superíndice 1 f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio d x igual integral subíndice menos 1 fin subíndice superíndice 1 abrir paréntesis x al cubo menos 2 x al cuadrado menos x más 2 cerrar paréntesis espacio d x igual abrir corchetes fracción x elevado a 4 entre 4 menos 2 por fracción x al cubo entre 3 menos fracción x al cuadrado entre 2 más 2 x cerrar corchetes subíndice menos 1 fin subíndice superíndice 1 igual abrir corchetes 1 cuarto menos 2 por 1 tercio menos 1 medio más 2 menos abrir paréntesis 1 cuarto menos 2 por fracción numerador paréntesis izquierdo menos 1 paréntesis derecho entre denominador 3 fin fracción menos 1 medio menos 2 cerrar paréntesis cerrar corchetes igual fracción 8 entre 3 espacio espacio u n i t a t s al cuadrado

A subíndice 3 igual menos integral subíndice 1 superíndice 1 coma 5 fin superíndice f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio d x igual menos integral subíndice 1 superíndice fracción 3 entre 2 fin superíndice abrir paréntesis x al cubo menos 2 x al cuadrado menos x más 2 cerrar paréntesis espacio d x igual menos abrir corchetes fracción x elevado a 4 entre 4 menos 2 por fracción x al cubo entre 3 menos fracción x al cuadrado entre 2 más 2 x cerrar corchetes subíndice 1 superíndice fracción 3 entre 2 fin superíndice igual menos abrir corchetes fracción 81 entre 64 menos 2 por fracción 27 entre 24 menos fracción 9 entre 8 más 3 menos abrir paréntesis 1 cuarto menos 2 por 1 tercio menos 1 medio más 2 cerrar paréntesis cerrar corchetes igual fracción 37 entre 192 espacio espacio u n i t a t s al cuadrado

À r e a espacio t o t a l igual A subíndice 1 más A subíndice 2 más A subíndice 3 igual menos integral subíndice menos 2 fin subíndice superíndice menos 1 fin superíndice f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio d x más integral subíndice menos 1 fin subíndice superíndice 11 f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio d x menos integral subíndice 1 superíndice 1 coma 5 fin superíndice f paréntesis izquierdo x paréntesis derecho espacio d x igual fracción 59 entre 12 más fracción 8 entre 3 espacio más fracción 37 entre 192 igual envoltorio caja fracción 1493 entre 192 espacio u al cuadrado fin envoltorio