思考4 在"近似代替"中,如果认为函数f(x)=x2在区间[,](i=1,2,...,n)上的值近似地等于右端点处的函数值f(),用这种方法能求出S的值吗?若能求出,这个值也是吗?取任意ξi∈[,]处的函数值f(ξi)作为近似值,情况又怎样?其原理是什么?
答 以上方法都能求出S=.我们解决此类问题的原理是"近似代替"和"以直代曲",在极限状态下,小曲边梯形可以看做小矩形.
例1 求由直线x=0,x=1,y=0和曲线y=x2所围成的图形的面积.
过各分点作x轴的垂线,把曲边梯形分成n个小曲边梯形,它们的面积分别记作ΔS1,ΔS2,...,ΔSn.
(2)近似代替
在区间[,](i=1,2,...,n)上,以的函数值2作为高,小区间的长度Δx=作为底边的小矩形的面积作为第i个小曲边梯形的面积,即ΔSi≈()2·.
(3)求和
曲边梯形的面积近似值为
S=ni=1Si≈ni=1()2·=0·+()2·+()2·+...+()2·=[12+22+...+(n-1)2]=(1-)(1-).
(4)取极限
曲边梯形的面积为
S= (1-)(1-)=.
反思与感悟 求曲边梯形的思想及步骤:(1)思想:以直代曲、逼近;(2)步骤:分割→近似代替→求和→取极限;(3)关键:近似代替;(4)结果:分割越细,面积越精确.
跟踪训练1 求由抛物线y=x2与直线y=4所围成的曲边梯形的面积.
解 ∵y=x2为偶函数,图象关于y轴对称,∴所求曲边梯形的面积应为抛物线y=x2(x≥0)与直线x=0,y=4所围图形面积S阴影的2倍,下面求S阴影.由,
得交点为(2,4),
如图所示,先求由直线x=0,x=2,y=0和曲线y=x2围成的曲边梯形的面积.