Как найдите площадь фигуры заданной системой неравенств

1. Все неравенства приводятся к “каноническому” виду, т. е Y слева, а остальное справа.
Получаются уравнения полуплоскостей. Исключением в данном задании является |y|=y. Тут надо просто сообразить. Это выражение определяет область, где переменная и её модуль имеют одинаковые знаки. Это y>=0.
2. Строятся прямые, по уравнениям “y строго равно правой части”.
Например x+y>=0; y>=-x; Уравнение: y=-x.
Если неравенство строгое, то прямая рисуется штриховой линией. В дальнейшем это означает, что точки, лежащие на прямой, не принадлежат решению. Но, как правило, если речь идёт о площадях, неравенства строгими не бывают.
3. Заштриховываются полуплоскости. Если в неравенстве знак “меньше” или “меньше или равно”, то ниже соотв. прямой, если “>” или “>=” – выше.
4. Область, в которой пересекаются ВСЕ заштрихованные области, и является той фигурой, площадь которой нужно найти.

Если координаты точек, в которых пересекаются прямые (п. 2), не очевидны, нужно будет еще решить уравнения, для нахождения точных координат. Просто приравниваются правые части и решается линейное уравнение.

Далее ищется площадь фигуры. Общего способа нет, потому как фигуры бывают разные.
Вот, собственно, и всё.

Решение этого конкретного задания не привожу.
Надеюсь, Вы сможете решить его по моему описанию.

Дана система неравенств:

Найдите площадь фигуры, координаты точек которой удовлетворяют:

а)    первому неравенству системы;
б)    первым двум неравенствам системы;
в)    всем трем неравенствам системы.

Решение:

а) Первому неравенству, равносильному совокупности двух неравенств (х – 2)+ у≤ 4 и (х + 2)+ у≤ 4, удовлетворяют координаты точек, находящихся внутри и на границах двух кругов радиуса 2 с центрами (-2; 0), и (2; 0) (рисунок ниже). Площадь S1 этой фигуры Ф1 равна S1 = 2•Π•2= 8Π.
б) Второму неравенству удовлетворяют координаты точек, расположенных вне квадрата с вершинами (-2; 0), (0; 2), (2; 0), (0; -2) и на его границе (рисунок ниже). Площадь S2 фигуры Ф2, координаты точек которой удовлетворяют первым двум неравенствам системы, равна S1 – S0, где S0 – половина площади круга радиуса 2, то есть S2 = 8Π — 2Π = 6Π.

в) Третье неравенство можно записать в виде (х – 4)2 – у2 ≥0 или (х + у – 4) (x – y – 4) ≥ 0. Этому неравенству удовлетворяют координаты точек, лежащих внутри и на границе одной из двух пар вертикальных углов, образующихся при пересечении прямых х + у – 4 = 0 и х – у – 4 = 0. Так как (0; 0) – решение третьего неравенства системы, то этому неравенству удовлетворяют координаты точек фигуры Ф2, лежащих в прямом угле с вершиной (4; 0) абсциссы которых х ≤ 4, ив вертикальном с ним угле.

Фигура Ф3, координаты точек которой удовлетворяют всем неравенствам системы, выделена темным фоном на рисунке выше.

Ее площадь S3 равна сумме площади круга радиуса 2 и площади прямоугольного треугольника с вершинами (2; 2), (2; -2) и (4; 0), то есть S3 = 4Π + 4.
Ответ: а) 8Π; б) 6Π; в) 4Π + 4.

Другие задачи на координатную плоскость читайте здесь.

Уравнением линии на плоскости называют уравнение с двумя переменными  LaTeX formula: F(x;y)=0 или LaTeX formula: y=f(x) , которому удовлетворяют координаты LaTeX formula: x (абсцисса) и LaTeX formula: y (ордината) любой точки данной линии. 

Уравнение окружности

Рассмотрим расположение окружности на координатной плоскости: 

1) если уравнение окружности имеет вид LaTeX formula: x^{2}+y^{2}=R^{2} , то ее центр находится в точке LaTeX formula: O(0;0) , а радиус равен LaTeX formula: R (рис. 2.51); 

2) если уравнение окружности имеет вид LaTeX formula: (x-a)^{2}+(y-b)^{2}=R^{2} , то ее центр находится в точке LaTeX formula: O'(a;b) , а радиус равен LaTeX formula: R (рис. 2.52).

Заметим, что неравенству LaTeX formula: x^{2}+y^{2}< R^{2}  удовлетворяют координаты всех точек плоскости, лежащих внутри окружности LaTeX formula: x^{2}+y^{2}= R^{2} , а неравенству  LaTeX formula: x^{2}+y^{2}> R^{2} удовлетворяют координаты всех точек, лежащих вне этой окружности. Неравенству LaTeX formula: x^{2}+y^{2}leq R^{2}  удовлетворяют координаты всех точек плоскости, лежащих внутри окружности  LaTeX formula: x^{2}+y^{2}= R^{2} и на ее границе.

Уравнение квадрата

Рассмотрим расположение квадрата на координатной плоскости: 

1) если уравнение квадрата имеет вид LaTeX formula: left | x right |+left | y right |leq frac{d}{2} , то точка LaTeX formula: O(0;0)  – точка пересечения диагоналей квадрата, LaTeX formula: d – длина диагонали квадрата (рис. 2.53);

2) если уравнение квадрата имеет вид LaTeX formula: left | x-a right |+left | y-b right |leq frac{d}{2} , то точка LaTeX formula: O'(a;b)  – точка пересечения диагоналей квадрата, LaTeX formula: d – длина диагонали квадрата (рис. 2.54).

Пересечение линий на плоскости

Рассмотрим две линии, заданные уравнениями LaTeX formula: f_{1}(x;y)=0  и LaTeX formula: f_{2}(x;y)=0 . Чтобы найти точку пересечения этих линий необходимо решить систему уравнений LaTeX formula: left{begin{matrix} f_{1}(x;y)=0, & \ f_{2}(x;y)=0.& end{matrix}right.  

Графическое решение уравнений и неравенств 

1. Рассмотрим уравнение LaTeX formula: f(x)=g(x) . Это уравнение можно решить графически, если построить в одной системе координат графики функций LaTeX formula: y=f(x) ,  LaTeX formula: y=g(x) и найти их точки пересечения. Абсциссы точек пересечения и будут корнями уравнения LaTeX formula: f(x)=g(x) . 

2. Использование монотонности функций при решении уравнений: если функция  LaTeX formula: f(x) строго возрастает, а функция LaTeX formula: g(x)  строго убывает на некотором множестве, то графики этих функций имеют не более одной точки пересечения, а уравнение LaTeX formula: f(x)=g(x)  на этом множестве имеет не более одного решения. Поэтому, чтобы решить такие уравнения можно подобрать (если это удается) число, которое является их корнем. На рисунке 2.55 число LaTeX formula: x_{0} – корень уравнения LaTeX formula: f(x)=g(x) . Аналогично решаются уравнения, если функция  LaTeX formula: g(x)имеет вид  LaTeX formula: y=b (эта прямая параллельна оси абсцисс) (рис. 2.56). 

Например, число LaTeX formula: 4 является единственным корнем уравнения LaTeX formula: sqrt{5-x}=2x-7 , так как левая часть этого уравнения представлена строго убывающей функцией, а правая – строго возрастающей. 

3. Использование монотонности функций при решении неравенств: если функция  LaTeX formula: f(x) строго возрастает на некотором отрезке LaTeX formula: [a;b] , а функция LaTeX formula: g(x)  строго убывает на этом отрезке и LaTeX formula: x_{0}  – корень уравнения LaTeX formula: f(x)=g(x) , то решением неравенства LaTeX formula: f(x)< g(x)  является промежуток LaTeX formula: [a;x_{0}) , а решением неравенства LaTeX formula: f(x)> g(x)  является промежуток LaTeX formula: (x_{0};b]  (рис. 2.57).

 

Графики функций на заданном отрезке могут и не пересекаться. Например, на рисунке 2.58 неравенство LaTeX formula: f(x)> g(x)  выполняется на всем отрезке LaTeX formula: [a;b] .

Пример 1. Найдите площадь фигуры, ограниченной прямыми LaTeX formula: x=3 ,  LaTeX formula: y=3x и LaTeX formula: y=x-4 .

Решение. Построим на координатной плоскости данные прямые (рис. 2.59). 

Прямая  LaTeX formula: x=3 (1) параллельна оси ординат и проходит через точку LaTeX formula: (3;0) . Чтобы построить прямую LaTeX formula: y=3x  (2), необходимо знать две точки, принадлежащие этой прямой. Например, можно построить точки LaTeX formula: (0;0) ,  LaTeX formula: (3;9) и провести через них прямую (2). Чтобы построить прямую LaTeX formula: y=x-4  (3), можно построить точки LaTeX formula: (0;-4)  и LaTeX formula: (4;0) , принадлежащие этой прямой, и провести через них прямую (3).

Из рисунка 2.59 видим, что треугольник LaTeX formula: ABC ограничен данными прямыми. Площадь полученного треугольника найдем по формуле LaTeX formula: S=frac{1}{2}ah_{a} , а в нашем случае LaTeX formula: S=frac{1}{2}BCcdot AD . 

Найдем координаты точек пересечения прямых.

1. Найдем координаты точки LaTeX formula: A, решая систему уравнений LaTeX formula: begin{cases} &  y=3x, \ &  y=x-4. end{cases}  Получим точку LaTeX formula: A(-2;-6) .

2. Найдем координаты точки LaTeX formula: B, решая систему уравнений LaTeX formula: begin{cases} &  x=3, \ &  y=3x. end{cases}  Получим точку LaTeX formula: B(3;9) .

3. Найдем координаты точки LaTeX formula: СLaTeX formula: СLaTeX formula: C, решая систему уравнений LaTeX formula: begin{cases} &  x=3, \ &  y=x-4. end{cases}  Получим точку LaTeX formula: C(3;-1) .

Найдем длину отрезка LaTeX formula: BC, вычитая из ординаты точки LaTeX formula: B ординату точки LaTeX formula: C. Получим LaTeX formula: BC=9-(-1)=10 . Найдем длину отрезка LaTeX formula: AD, вычитая из абсциссы точки LaTeX formula: C абсциссу точки LaTeX formula: ALaTeX formula: AD=3-(-2)=5 . Найдем площадь треугольника LaTeX formula: ABCLaTeX formula: S=frac{1}{2}cdot 10cdot 5=25 .

Ответ:  LaTeX formula: 25.

Пример 2. Найдите площадь фигуры, заданной на координатной плоскости системой неравенств  LaTeX formula: left{begin{matrix} x+yleq 2, & & \ y-xleq 2,& & \ -2leq yleq 0.& & end{matrix}right.

Решение. Построим гранич-ные прямые, соответствующие неравенствам заданной системы: LaTeX formula: y=-x+2  (1),  LaTeX formula: y=x+2 (2), LaTeX formula: y=0  (3),  LaTeX formula: y=-2 (4) (рис. 2.60). Система неравенств задает на координатной плоскости трапецию LaTeX formula: ADEC, площадь которой найдем по формуле LaTeX formula: S=frac{1}{2}cdot left ( DE+AC right )cdot OK .

Согласно рисунку 2.60 запишем: LaTeX formula: DE=4 , LaTeX formula: OK=4 . 

Найдем координаты точки LaTeX formula: A, решая систему уравнений LaTeX formula: begin{cases} &  y=x+2, \ &  y=-2. end{cases}  Получим LaTeX formula: A(-4;-2) . Аналогично найдем координаты точки LaTeX formula: C. Получим LaTeX formula: C(4;-2) . Тогда LaTeX formula: AC=8 .

Найдем площадь трапеции: LaTeX formula: S=frac{1}{2}cdot (4+8)cdot 2=12 .

Ответ: LaTeX formula: 12.

Пример 3. Найдите все целые значений параметра LaTeX formula: k, при которых уравнение LaTeX formula: left | 3x^{2}-8left | x right | -3right |=-3k  имеет шесть корней. 

Решение. Заменим данное уравнение равносильной системой уравнений LaTeX formula: begin{cases} &  y=left | 3x^{2}-8left | x right | -3right |, \ &  y=-3k. end{cases} 

Построим схематически график функции LaTeX formula: y=left | 3x^{2}-8left | x right | -3right | , предварительно построив графики функций LaTeX formula: y= 3x^{2}-8 x -3  и LaTeX formula: y=3x^{2}-8left | x right | -3 . 

1. Графиком функции LaTeX formula: y= 3x^{2}-8 x -3  является парабола, ветви которой направлены вверх. Найдем координаты вершины параболы.

Согласно формулам LaTeX formula: x_{0}=-frac{b}{a} , LaTeX formula: y_{0}=f(x_{0})  получим: LaTeX formula: x_{0}=frac{4}{3} , LaTeX formula: x_{0}=3cdot frac{16}{9}-8cdot frac{4}{3}-3=-8frac{1}{3} . Найдем нули функции (точки пересечения графика с осью абсцисс), решая уравнение LaTeX formula: 3x^{2}-8 x -3=0 . Получим LaTeX formula: x_{1}=-frac{1}{3}LaTeX formula: x_{2}=3 . Найдем точку пересечения графика с осью ординат: LaTeX formula: f(0)=-3 . Построим график (1) (рис. 2.61).

2. Рассмотрим функцию LaTeX formula: y= 3x^{2}-8left | x right | -3 . Поскольку LaTeX formula: x^{2}=left | x right |^{2} , то запишем LaTeX formula: y= 3left |x right |^{2}-8left | x right | -3 . Построим график (2) этой функции, выполняя следующее преобразование: часть графика функции  LaTeX formula: y= 3x ^{2}-8 x -3 правее оси LaTeX formula: Oy оставим и ее же отразим симметрично этой оси (рис. 2.61).

3. Построим график (3) функции LaTeX formula: y=left | 3left |x right |^{2}-8left | x right | -3right | , выполняя следующее преобразование: часть графика функции LaTeX formula: y= 3left |x right |^{2}-8left | x right | -3 , расположенной над осью LaTeX formula: Ox оставим, а ту, что под осью LaTeX formula: Ox, отразим симметрично этой оси (рис. 2.61).

Рассмотрим линейную функцию LaTeX formula: y=-3k . Построим семейство прямых, параллельных оси LaTeX formula: Ox так, чтобы они пересекали график функции LaTeX formula: y=left | 3left |x right |^{2}-8left | x right | -3right |  в шести точках. Это возможно при условии, что  LaTeX formula: 3< -3k< frac{25}{3} или LaTeX formula: - frac{25}{9}< k< -1 . Очевидно, что промежутку LaTeX formula: left ( -2frac{7}{9};-1 right )  принадлежит одно целое значение LaTeX formula: k=-2 .

Ответ: LaTeX formula: -2.

Пример 4. Найдите все значения параметра LaTeX formula: a, при которых уравнение  LaTeX formula: frac{x+8}{left | x+8 right |}=left | x+a right |^{2} имеет один корень. 

Решение. Решим уравнение графически, заменив его равносильной системой уравнений LaTeX formula: left{begin{matrix} y=frac{x+8}{left | x+8 right |}, & \ y=( x+a )^{2}. & end{matrix}right. 

  1. Построим схематически график функции  LaTeX formula: y=frac{x+8}{left | x+8 right |} (рис. 2.62). Для этого найдем нули функции под знаком модуля: LaTeX formula: x+8=0LaTeX formula: x=-8  и раскроем модуль на полученных промежутках, учитывая при этом, что LaTeX formula: x=-8   – точка разрыва функции.

Рассмотрим два случая: 

1) если LaTeX formula: xin (-infty ;-8) , то LaTeX formula: y=-frac{x+8}{x+8}  или LaTeX formula: y=-1 ; 

2) если LaTeX formula: xin (-8 ;+infty ) , то  LaTeX formula: y=frac{x+8}{x+8} или LaTeX formula: y=1  .

2. Построим схематически график функции LaTeX formula: y=( x+a )^{2} , предварительно построив параболу LaTeX formula: y= x^{2} . 

Парабола LaTeX formula: y= x^{2}  и прямая LaTeX formula: y=1  имеют две общие точки. Так как согласно условию задачи графики функций LaTeX formula: y=frac{x+8}{left | x+8 right |}  и LaTeX formula: y=( x+a )^{2}  должны иметь только одну точку пересечения, то, выполняя параллельный перенос параболы LaTeX formula: y=x^{2}.  на LaTeX formula: a единичных отрезка влево, заметим, что при LaTeX formula: a=7  парабола LaTeX formula: y=( x+a )^{2}  и прямая LaTeX formula: y=1  имеют одну точку пересечения, а при  LaTeX formula: a=9 уже не имеют общих точек. Следовательно, если LaTeX formula: a принимает значения из промежутка LaTeX formula: [7;9) , то графики функций  LaTeX formula: y=frac{x+8}{left | x+8 right |} и LaTeX formula: y=( x+a )^{2}  имеют одну общую точку, а уравнение LaTeX formula: frac{x+8}{left | x+8 right |}=left | x+a right |^{2}  имеет одно решение.

Ответ:  LaTeX formula: [7;9) .

  Построим прямую LaTeX formula: y= -a^{3}  так, чтобы она имела с графиком функции LaTeX formula: y=left | x-14 right |+left | x+2 right |  бесконечно много общих точек. Очевидно, что это возможно в том случае, если LaTeX formula: -a^{3}=16 , откуда LaTeX formula: a=-2sqrt[3]{2} .

Ответ: LaTeX formula: a=-2sqrt[3]{2} .

Пример 6. Найдите все значения параметра LaTeX formula: a, при которых система уравнений LaTeX formula: begin{cases} &  left | x right |+left | y right |=8, \ &  x^{2}+y^{2}=4a end{cases}  имеет четыре решения.

Решение. Имеем уравнение квадрата LaTeX formula: left | x right |+left | y right |=8  и уравнение окружности LaTeX formula: x^{2}+y^{2}=4a .

1. Построим квадрат с центром в точке LaTeX formula: O(0;0)  и диагональю LaTeX formula: d=16  (рис. 2.64). 

Площадь квадрата найдем по формуле  LaTeX formula: S=frac{1}{2}d^{2}. Получим:  LaTeX formula: S=frac{1}{2}16^{2}LaTeX formula: =128. С другой стороны площадь квадрата можно вычислить по формуле  LaTeX formula: S=x^{2}, где LaTeX formula: x – сторона квадрата. Тогда  LaTeX formula: x^{2}=128 и  LaTeX formula: x=8sqrt{2}.

2. Построим окружность с центром в точке  LaTeX formula: O(0;0) и радиусом  LaTeX formula: R=2sqrt{a} (рис. 2.64). Поскольку система уравнений LaTeX formula: begin{cases} &  left | x right |+left | y right |=8, \ &  x^{2}+y^{2}=4a end{cases}   имеет четыре решения, то окружность должна быть вписана в квадрат, тогда ее радиус LaTeX formula: r=frac{x}{2}  или LaTeX formula: 2sqrt{a}=frac{8sqrt{2}}{2} , откуда  LaTeX formula: a=8 или описана около квадрата, тогда радиус окружности  LaTeX formula: R=frac{d}{2} или  LaTeX formula: 2sqrt{a}=8, откуда LaTeX formula: a=16  .

Ответ: LaTeX formula: 8LaTeX formula: 16.

Пример 7. Найдите площадь и периметр фигуры, заданной неравенством  LaTeX formula: left | x-7 right |+left | y-2 right |leq 10 . 

Решение. Данному неравенству удовлетворяют координаты всех точек плоскости, расположенных внутри квадрата LaTeX formula: left | x-7 right |+left | y-2 right |= 10   и на его границе.

Построим квадрат с центром в точке  LaTeX formula: O{}'(7;2) и диагональю  LaTeX formula: d=20 (рис. 2.65). Найдем площадь квадрата. Согласно формуле LaTeX formula: S=frac{1}{2}d^{2}  получим LaTeX formula: S=frac{1}{2}cdot 20^{2}=200.

С другой стороны площадь квадрата находят по формуле  LaTeX formula: S=a^{2}, где LaTeX formula: a – сторона квадрата.

Тогда  LaTeX formula: a^{2}=200,  LaTeX formula: a=10sqrt{2}. Найдем периметр квадрата:  LaTeX formula: P=4a=40sqrt{2}.

Ответ:  LaTeX formula: S=200,  LaTeX formula: P=40sqrt{2}.

Решая уравнение или систему уравнений графически, точное решение найти бывает достаточно сложно, а то и вовсе не возможно. Поэтому этот метод чаще всего применяют в случае, когда необходимо определить количество корней уравнения или найти их приближенное значение. 

triolana

Найдите площадь фигуры, заданной системой неравенств ответ есть:7.5

sedinalana

Светило науки – 28486 ответов – 90605 раз оказано помощи

(1)y≥0,5x
x  -2     0
y  -1    0
Строим прямую у=0,5х
Решение -полуплоскость выше прямой
(2)у≥-2х
х  -2    0 
у  4     0
 Строим прямую у=-2х
Решение -полуплоскость  правее прямой
(3)у≤3-х
х    0    2
у    3    1
Строим прямую у=3-х
Решение -полуплоскость левее прямой
Фигура полученная при пересечении полуплоскостей -треугольник
(1) и (2) прямые пересекаются в точке А(0;0)
(2) и (3) прямые пересекаются в точке В(-3;6)
(1) и (3) прямые пересекаются в точке С(2;1)
Найдем стороны треугольника
АВ²=(0+3)²+(0-6)²=9+36=45   АВ=√45
ВС²=(2-0)² +(1-0)²=4+1=5  ВС=√5
АС²=(2+3)²+(1-6)²=25+25=50    АС=√50
АС²=АВ²+ВС²⇒треугольник прямоугольный⇒
S=1/2*AC*BC=1/2*√45*√5=1/2√225=1/2*15=7,5

Найдите площадь фигуры, заданной системой неравенств Можно просто ответ.

Найдите площадь фигуры, заданной системой неравенств Можно просто ответ?

Вы зашли на страницу вопроса Найдите площадь фигуры, заданной системой неравенств Можно просто ответ?, который относится к
категории Алгебра. По уровню сложности вопрос соответствует учебной
программе для учащихся 5 – 9 классов. В этой же категории вы найдете ответ
и на другие, похожие вопросы по теме, найти который можно с помощью
автоматической системы «умный поиск». Интересную информацию можно найти в
комментариях-ответах пользователей, с которыми есть обратная связь для
обсуждения темы. Если предложенные варианты ответов не удовлетворяют,
создайте свой вариант запроса в верхней строке.

Добавить комментарий