题目
[题目]求抛物线 ^2=2x 与直线 y=x-4 所围成图形-|||-的面积.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用定积分求平面图形的面积,涉及抛物线与直线的交点求解、积分区域的划分及积分计算。
解题核心思路:
- 联立方程求交点:确定抛物线与直线的交点,得到积分上下限。
- 分析曲线相对位置:在不同区间判断抛物线与直线的上下关系,划分积分区间。
- 分段积分求面积:根据曲线相对位置,分别计算各区间面积并求和。
破题关键点:
- 交点计算:通过联立方程解得交点 $(2, -2)$ 和 $(8, 4)$。
- 积分区间划分:在 $x \in [0, 2]$ 时,抛物线上下两部分与直线围成封闭区域;在 $x \in [2, 8]$ 时,抛物线上半部分在直线上方。
- 积分表达式构建:分别对上下两部分的垂直距离积分,注意符号处理。
步骤1:求交点
联立 $\begin{cases} y^2 = 2x \\ y = x - 4 \end{cases}$,代入得 $(x-4)^2 = 2x$,解得 $x = 2$ 或 $x = 8$,对应 $y = -2$ 和 $y = 4$,交点为 $(2, -2)$ 和 $(8, 4)$。
步骤2:划分积分区间
- 区间 $[0, 2]$:抛物线的上半部分 $y = \sqrt{2x}$ 和下半部分 $y = -\sqrt{2x}$ 均与直线 $y = x - 4$ 形成封闭区域,面积为上下两部分的垂直距离之和。
- 区间 $[2, 8]$:抛物线上半部分 $y = \sqrt{2x}$ 在直线上方,面积为两者的垂直距离。
步骤3:分段积分
-
积分 $[0, 2]$:
$\int_{0}^{2} \left( \sqrt{2x} - (x - 4) \right) + \left( -\sqrt{2x} - (x - 4) \right) \, dx = \int_{0}^{2} 2\sqrt{2x} \, dx$
计算得 $\frac{16}{3}$。 -
积分 $[2, 8]$:
$\int_{2}^{8} \left( \sqrt{2x} - (x - 4) \right) \, dx$
计算得 $\frac{38}{3}$。
步骤4:求和
总面积 $S = \frac{16}{3} + \frac{38}{3} = 18$。