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 espai t o t a l espai igual A subíndex 1 més A subíndex 2 més A subíndex 3 més A subíndex 4 més A subíndex 5 igual
espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai espai menys integral subíndex a superíndex x subíndex 1 fi superíndex f parèntesi esquerre x parèntesi dret d x espai espai més espai integral subíndex x subíndex 1 fi subíndex superíndex x subíndex 2 fi superíndex f parèntesi esquerre x parèntesi dret d x espai més espai integral subíndex x subíndex 2 fi subíndex superíndex x subíndex 3 fi superíndex f parèntesi esquerre x parèntesi dret d x menys espai integral subíndex x subíndex 3 fi subíndex superíndex x subíndex 4 fi superíndex f parèntesi esquerre x parèntesi dret d x espai més espai integral subíndex x subíndex 4 fi subíndex superíndex b f parèntesi esquerre x parèntesi dret d x espai espai

Exemple 1 :

Anem a trobar l'àrea compresa entre la gràfica de la funció f parèntesi esquerre x parèntesi dret igual x al cub menys 2 x al quadrat menys x més 2, l'eix d'abscisses i les rectes x = -2 i x = 1'5

1. f parèntesi esquerre x parèntesi dret igual 0 espai fletxa dreta x al cub menys 2 x al quadrat menys x més 2 igual 0 fletxa dreta x igual menys 1 coma espai x igual 1 espai i espai x igual 2 espai

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 subíndex 1 coma espai A subíndex 2 espai i espai A subíndex 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 parèntesi esquerre menys 1 apòstrof 5 parèntesi dret igual menys 4 apòstrof 38 fletxa dreta f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai é s espai n e g a t i v a espai e n espai l apòstrof i n t e r v a l espai claudàtor esquerre menys 2 coma menys 1 claudàtor dret
  • f parèntesi esquerre menys 0 apòstrof 5 parèntesi dret igual 1 apòstrof 88 fletxa dreta f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai é s espai p o s i t i v a espai e n espai l apòstrof i n t e r v a l espai claudàtor esquerre menys 1 coma 1 claudàtor dret
  • f parèntesi esquerre 1 apòstrof 25 parèntesi dret igual menys 0 apòstrof 42 fletxa dreta f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai é s espai n e g a t i v a espai e n espai l apòstrof i n t e r v a l espai claudàtor esquerre 1 coma 1 apòstrof 5 claudàtor dret

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 subíndex 1 igual menys integral subíndex menys 2 fi subíndex superíndex menys 1 fi superíndex f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai d x igual menys integral subíndex menys 2 fi subíndex superíndex menys 1 fi superíndex obre parèntesis x al cub menys 2 x al quadrat menys x més 2 tanca parèntesis espai d x igual menys obre claudàtors fracció x elevat a 4 entre 4 menys 2 per fracció x al cub entre 3 menys fracció x al quadrat entre 2 més 2 x tanca claudàtors subíndex menys 2 fi subíndex superíndex menys 1 fi superíndex igual menys obre claudàtors 1 quart menys 2 per fracció numerador obre parèntesis menys 1 tanca parèntesis entre denominador 3 fi fracció menys 1 mig menys 2 menys obre parèntesis 4 menys 2 per fracció numerador parèntesi esquerre menys 8 parèntesi dret entre denominador 3 fi fracció menys 2 menys 4 tanca parèntesis tanca claudàtors igual fracció 59 entre 12 espai espai u n i t a t s al quadrat

A subíndex 2 igual integral subíndex menys 1 fi subíndex superíndex 1 f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai d x igual integral subíndex menys 1 fi subíndex superíndex 1 obre parèntesis x al cub menys 2 x al quadrat menys x més 2 tanca parèntesis espai d x igual obre claudàtors fracció x elevat a 4 entre 4 menys 2 per fracció x al cub entre 3 menys fracció x al quadrat entre 2 més 2 x tanca claudàtors subíndex menys 1 fi subíndex superíndex 1 igual obre claudàtors 1 quart menys 2 per 1 terç menys 1 mig més 2 menys obre parèntesis 1 quart menys 2 per fracció numerador parèntesi esquerre menys 1 parèntesi dret entre denominador 3 fi fracció menys 1 mig menys 2 tanca parèntesis tanca claudàtors igual fracció 8 entre 3 espai espai u n i t a t s al quadrat

A subíndex 3 igual menys integral subíndex 1 superíndex 1 coma 5 fi superíndex f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai d x igual menys integral subíndex 1 superíndex fracció 3 entre 2 fi superíndex obre parèntesis x al cub menys 2 x al quadrat menys x més 2 tanca parèntesis espai d x igual menys obre claudàtors fracció x elevat a 4 entre 4 menys 2 per fracció x al cub entre 3 menys fracció x al quadrat entre 2 més 2 x tanca claudàtors subíndex 1 superíndex fracció 3 entre 2 fi superíndex igual menys obre claudàtors fracció 81 entre 64 menys 2 per fracció 27 entre 24 menys fracció 9 entre 8 més 3 menys obre parèntesis 1 quart menys 2 per 1 terç menys 1 mig més 2 tanca parèntesis tanca claudàtors igual fracció 37 entre 192 espai espai u n i t a t s al quadrat

À r e a espai t o t a l igual A subíndex 1 més A subíndex 2 més A subíndex 3 igual menys integral subíndex menys 2 fi subíndex superíndex menys 1 fi superíndex f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai d x més integral subíndex menys 1 fi subíndex superíndex 11 f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai d x menys integral subíndex 1 superíndex 1 coma 5 fi superíndex f parèntesi esquerre x parèntesi dret espai d x igual fracció 59 entre 12 més fracció 8 entre 3 espai més fracció 37 entre 192 igual envoltori caixa fracció 1493 entre 192 espai u al quadrat fi envoltori