1. Если непрерывная кривая задана в прямоугольных координатах уравнением , то площадь криволинейной трапеции, ограниченной этой кривой, двумя вертикальными прямыми
и отрезком оси Оx
(рис. 3.5) определяется по формуле
.
Рис. 3.5. Пример криволинейной трапеции, ограниченной осью Ох
В более общем случае, если криволинейная трапеция ограничена и сверху и снизу непрерывными кривыми (рис. 3.6), уравнения которых
,
то рассматривая криволинейную трапецию CDEF как разность двух фигур ADEB и ACFB получим формулу
.
Рис. 3.6. Общий вид криволинейной трапеции
2. Если линия задана параметрическими уравнениями , то формула будет иметь вид
,
где – значения, между которыми изменяется параметр t, когда точка пробегает слева направо всю линию, ограничивающую трапецию сверху.
3. Пусть дан сектор OAB, ограниченный дугой АВ и двумя радиус-векторами ОА и ОВ (рис. 3.7). При этом дуга АВ задана в полярной системе координат уравнением , где
– положительная, непрерывная на отрезке
функция. Тогда площадь сектора АОВ вычисляется по формуле
.
Рис. 3.7. Определение площади сектора
Пример 3.6. Вычислить площадь фигуры, заключенной между кривой , осью OX и прямой
.
Решение. Построим данную криволинейную трапецию (рис. 3.8) и вычислим ее площадь
.
Рис. 3.8. Пример криволинейной трапеции
Пример 3.7. Вычислить площадь фигуры, ограниченной параболами .
Решение. Решая систему уравнений
,
находим абсциссы точек пересечения парабол и значит
.
Пример 3.8. Вычислить площадь эллипса .
Решение. Здесь удобнее записать параметрические уравнения эллипса, которые имеют вид . Вычислим площадь верхней половины эллипса и удвоим ее. Учитывая, что при возрастании переменной x от (- а) до a, параметр t убывает от
до 0, получим
.
Пример 3.9. Найти площадь фигуры, ограниченной кривой , лежащей вне круга
(рис. 3.9).
Рис. 3.9. Иллюстрация к примеру 3.9
Решение. Учитывая симметрию кривой, решаем совместно уравнения трехлепестковой розы и окружности. Находим полярный угол точки их пересечения в первой четверти
,
,
,
.
Таким образом, площадь фигуры будет равна