Bir tünelin girişi parabol biçiminde: taban genişliği 4 metre, en yüksek noktası 4 metre. Girişi kapatacak branda kaç metrekare olmalı?
İçine çizdiğin üçgenin alanı 8, dışına çizdiğin dikdörtgenin alanı 16. Aradığın sayı ikisinin arasında, ama üçgen ya da dikdörtgen formülü onu vermez. Kenarı eğri olan bir bölgenin alanını tam olarak veren araç belirli integraldir.
Isınma
Başlamadan önce
Puansız. Takıldığın yer olursa ön koşul konuya göz at.
Bu sayfa belirli integral hesabını bildiğini varsayar. Üç kısa soruyla yokla.
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Açıklama
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Açıklama
. Sonuç negatif, çünkü aralığında hep negatiftir. Bu sayfanın ana konularından biri tam olarak bu işarettir.
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Açıklama
. Kesişim apsisleri ve olur.
Temel
Eğrinin altındaki alan
Alan neden integraldir?
Kemerin altını ince düşey şeritlere böl. Her şerit neredeyse bir dikdörtgendir: genişliği çok küçük bir , yüksekliği o noktadaki . Şeritlerin alanlarını toplarsan bölgenin alanına yaklaşırsın.
Şeritler inceldikçe toplam tek bir sayıya yerleşir. O sayı, belirli integral sayfasında Riemann toplamının limiti olarak tanıdığın değeridir.
Örnek
kolay
Tünel girişinin alanı
Bir tünel girişinin üst sınırı, metre cinsinden parabolüdür; zemin eksenidir. Girişin alanı kaç metrekaredir?
Sınırlar verilmemiş; bölgenin nerede başlayıp bittiğini eğrinin zemini kestiği noktalar belirler. ya da .
aralığında , yani eğri eksenin üstünde. Bu yüzden alan doğrudan integrale eşittir: .
İlkel fonksiyon olur, çünkü türevi ifadesini verir.
Sonucu sına: sayısı üçgenin alanı 8 ile dikdörtgenin alanı 16 arasında olmalıydı; öyle.
Sonuç
metrekare
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Açıklama
Eğri eksenin üstünde olduğundan alan integraldir: .
Örnek
kolay
Köklü fonksiyonun altındaki alan
eğrisi, ekseni ve doğrusu arasında kalan bölgenin alanı kaç birimkaredir?
yalnızca için tanımlıdır ve eksene noktasında dokunur. Bölge bu yüzden ile arasındadır ve eğri eksenin üstündedir.
Kuvvet kuralını uygulayabilmek için kökü üs olarak yaz: . Üssü bir artırıp yeni üsse böl: .
olduğundan
Sonuç
birimkare
Eğri eksenin altına inerse
fonksiyonu ile arasında eksenin altındadır. Orada şeritlerin “yüksekliği” negatiftir; integral bu şeritleri eksi işaretle toplar.
Üst sınırı ‘dan ‘e doğru sürüklersen integral önce değerine kadar düşer, sonra artar ve olduğunda tam olur. Oysa boyalı bölge ortada duruyor; alan sıfır değil.
Örnek
kolay
Eksenin iki yanında kalan bölge
fonksiyonunun grafiği, ekseni, ve doğruları arasında kalan bölgelerin alanları toplamı kaç birimkaredir?
Önce eğrinin ekseni nerede kestiğine bak, çünkü işaret orada değişir: ya da . Aralığın içinde kalan kök .
İşareti belirle: için , yani aralığında eğri eksenin altında. için , yani aralığında üstünde.
İki parçayı ayrı ayrı hesapla. İlkel fonksiyon .
Alan negatif olamayacağı için eksi çıkan parçanın mutlak değerini al ve topla: .
Sonuç
Alanlar toplamı birimkare
Eksenin altındaki parçayı eksene göre yukarı katla. Elde ettiğin grafik grafiğidir; bölgelerin biçimi ve alanı değişmez, ama artık hepsi eksenin üstündedir. Bu yüzden alan, mutlak değerin integralidir.
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Açıklama
(işaretli alan) ve (toplam alan).
Temel bölümü tamamlandı.
Orta
İki eğri arasındaki alan
Üstteki eksi alttaki
Şimdi bölgenin tabanı da eğri olsun: üstte doğrusu, altta parabolü. Bölgeyi yine ince düşey şeritlere böl. Bir şeridin tepesi üstteki eğride, tabanı alttaki eğridedir; boyu ikisinin farkıdır.
Şeridi sola sağa gezdir: boyu hep . Bu boyları toplamak, farkın integralini almak demektir.
Örnek
orta
Doğru ile parabol arasındaki alan
parabolü ile doğrusu arasında kalan sınırlı bölgenin alanı kaç birimkaredir?
Sınırları kesişimden bul: , yani ve .
Hangisi üstte? Aralıktan kolay bir değer dene: için doğru , parabol verir. Doğru üstte; integrali alınacak fark .
Sonuç
birimkare
İki eğriyi birlikte aşağı kaydır; bölgenin bir kısmı, hatta tamamı ekseninin altına insin. Şeritlerin boyu değişmez, çünkü iki eğri de aynı miktarda kayar ve fark aynı kalır. Alan da değişmez.
Yani iki eğri arasındaki alanda eksenin nerede olduğu önemli değildir. Önemli olan tek şey hangi eğrinin üstte olduğudur.
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Açıklama
Kural eksenden bağımsızdır: üstteki eksi alttaki. Üstteki , alttaki olduğundan alan olur; fark negatif olmadığı için sonuç da negatif olamaz.
Örnek
orta
Yaprak biçimli çiçek tarhı
Bir parkta yaprak biçiminde bir çiçek tarhı yapılacak. Tarhın iki kenarı, metre cinsinden ve eğrileridir. Metrekareye 12 fide dikileceğine göre kaç fide gerekir?
Kenarların buluştuğu noktaları bul: . Bir çözüm . için iki tarafı ile böl: . Tarh ile arasında.
Üstteki kenarı belirle: için ve . Köklü eğri üstte.
Farkın integralini al. ifadesinin ilkeli , ifadesinin ilkeli .
Alan metrekare. Fide sayısı için alanı 12 ile çarp: .
Sonuç
64 fide gerekir.
Üstteki eğri değişirse
ile üç noktada kesişir: , , . Orijinin solunda eğri üstte, sağında doğru üstte. Tek bir “üstteki eksi alttaki” ifadesi iki parçada birden doğru olamaz.
Farkın integralini ‘den ‘e tek seferde alırsan iki parça birbirini götürür ve çıkar. Çare, eksenin altına inen eğrideki çareyle aynıdır: her kesişim noktasında böl.
Örnek
orta
Üç noktada kesişen iki grafik
eğrisi ile doğrusu arasında kalan sınırlı bölgelerin alanları toplamı kaç birimkaredir?
Kesişimler: . Üç kök var: , , . Demek ki iki ayrı bölge var ve her birinde sıralamayı ayrıca sınamalısın.
için , doğru : eğri üstte. için , doğru : doğru üstte.
Her parçada üstteki eksi alttaki:
Sonuç
Alanlar toplamı birimkare
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Açıklama
Kesişim noktasında böl, her parçada üstteki eksi alttaki yaz: aralığında , aralığında .
Orta bölümü tamamlandı.
İleri
Parametre, alandan integral ve bağlamlı sorular
Alan bir parametreye bağlıysa
parabolünü yatay doğrusuyla kes. Doğruyu yukarı çektikçe aradaki bölge hem genişler hem yükselir; alan ile doğru orantılı değil, daha hızlı büyür.
Sınav soruları çoğu zaman bunun tersini ister: alan ya da alanların oranı verilir, parametre sorulur. Yol hep aynıdır: alanı parametre cinsinden yaz, verilen koşula eşitle.
Örnek
zor
Alanı verilen bölgeden parametre bulma
pozitif bir gerçel sayı olmak üzere, parabolü ile doğrusu arasında kalan bölgenin alanı 36 birimkaredir. Buna göre kaçtır?
Kesişim apsislerini cinsinden yaz: ya da . Bu aralıkta doğru üstte, parabol altta.
Bölge eksenine göre simetrik olduğundan sağ yarısını hesaplayıp ikiyle çarpmak işlemi kısaltır:
Verilen alana eşitle: . olduğundan .
Sağlama: için
Sonuç
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Açıklama
Kesişim: ya da . Alan . 2022 AYT’deki soru bu ifadeyi iki farklı eğim için kullanır.
Alanlardan integral değeri bulma
Bazı sorularda fonksiyonun kuralı hiç verilmez; yalnızca grafik ve bölgelerin alanları vardır. O zaman her bölgeye bir harf ver ve iki cümleyi denkleme çevir: mutlak değersiz integral alanları işaretiyle, mutlak değerli integral işaretsiz toplar.
Örnek
zor
İki integralden üç alan
Yukarıdaki şekilde fonksiyonunun grafiği ile ekseni arasındaki bölgelerin alanları , ve ile gösterilmiştir.
olduğuna göre kaçtır?
Her integrali alanlarla yaz. ve eksenin üstünde, altında:
İkinci eşitlikten birinciyi çıkar; üstteki alanlar götürür, alttaki alan kalır: .
Üçüncü integral yalnızca ilk iki bölgeyi kapsar: . yazınca .
Sağlama: ve . Üç koşul da tutuyor.
Sonuç
Alanın anlamı: hız grafiğinden yol
Hız, konumun türevidir; bu yüzden hızın integrali konumdaki değişimi verir. Hız negatif olmadığı sürece bu, alınan yolun kendisidir. Zaman–hız grafiğinin altındaki alan bir uzunluktur.
İki aracın hız grafiklerini üst üste çiz. Grafikler arasındaki alan, hızlı olanın o sürede ötekinden kaç metre fazla yol aldığıdır. Zamanı ilerlet: önce A’nın açtığı fark büyür, grafikler kesiştikten sonra B bu farkı geri alır.
Örnek
zor
Aynı ışıktan kalkan iki araç
Kırmızı ışıkta yan yana duran A ve B araçları aynı anda kalkıp aynı yönde ilerliyor. Kalkıştan saniye sonraki hızları metre/saniye cinsinden ve oluyor. A aracı B’nin en çok kaç metre önüne geçer ve B, A’yı kalkıştan kaç saniye sonra yakalar?
Aradaki mesafe, hız farkının integralidir: anında A’nın B’ye göre önde olduğu mesafe .
Fark, A daha hızlı olduğu sürece büyür. Hızlar anında eşitlenir; sonrasında B daha hızlıdır ve fark azalır. En büyük fark anındadır.
için fark metre cinsinden
olur. Bu, grafikte ile arasındaki bölgenin alanıdır.
B, A’yı yakaladığında fark sıfırdır: . için . Grafikte bu, ile arasındaki bölgenin alanının da olması demektir.
Sonuç
A en çok metre öne geçer; B, A’yı 6. saniyede yakalar.
İleri bölümü tamamlandı.
Özet
Özet
- Eğri eksenin üstündeyse alan integralin kendisidir: .
- Belirli integral işaretli alandır: eksenin üstü artı, altı eksi. Alan için ; aralığı köklerde böl, parçaların mutlak değerini topla.
- İki eğri arasındaki alan: . Sınırlar kesişim apsisleridir; eksenin yeri sonucu değiştirmez.
- Üstteki eğri değişiyorsa her kesişim noktasında böl. Hangisinin üstte olduğunu aralıktan bir değer deneyerek belirle.
- Doğruyla sınırlı parçalarda üçgen ve yamuk formülleri integralden hızlıdır.
- Şekilde alanlar verilmişse bölgelere harf ver: işaretli toplam, işaretsiz toplamdır.
- Sık kullanılan sonuç: ile arasındaki alan .
