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定积分 ∫−339−x2 dx\int_{-3}^{3} \sqrt{9-x^2}\,dx 的精确值是多少?

定积分 ∫−339−x2 dx\int_{-3}^{3} \sqrt{9-x^2}\,dx 的精确值是 9π2\frac{9\pi}{2}。这是通过将积分解释为半径为 3 的圆的上半圆的几何面积推导出来的。完整圆的面积是 9π9\pi,取其一半得到 9π2\frac{9\pi}{2}。

适用条件

  • 将积分解释为 [−3,3][-3,3] 上图下方的面积。
  • 将图像识别为半径为 3 的上半圆。
  • 显示的定积分的精确相等性。

理解与推导

  1. 将被积函数 y=9−x2y = \sqrt{9-x^2} 识别为圆 x2+y2=9x^2 + y^2 = 9 的上半圆。
  2. 确定圆的半径,即 r=3r = 3。
  3. 使用公式 A=πr2=π(3)2=9πA = \pi r^2 = \pi(3)^2 = 9\pi 计算完整圆的面积。
  4. 将完整圆的面积减半以求得上半圆的面积:9π2\frac{9\pi}{2}。
  5. 得出定积分等于这个几何面积 9π2\frac{9\pi}{2} 的结论。

例子

视频以黑板上框出的最终书写结果 9π2\frac{9\pi}{2} 结束,完成了方程 ∫−339−x2 dx=9π2\int_{-3}^{3} \sqrt{9-x^2}\,dx = \frac{9\pi}{2}。

容易误解的地方

  • 假设答案是 9π9\pi,忘记了平方根函数只代表圆的上半部分。
  • 相信积分必须使用复杂的三角代换来计算,而不是简单的几何面积公式。

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答案依据视频资料生成并经过独立核验。若有疑问,请核对原视频或联系原作者。