Для нахождения площади фигуры, ограниченной линиями ( x = -1 ), ( x = 2 ), ( y = 0 ) и ( y = x^2 + 1 ), используем интегрирование.
Во-первых, определим границы интегрирования по оси ( x ). Это ( x = -1 ) и ( x = 2 ).
Функция ( y = x^2 + 1 ) описывает параболу, смещённую вверх на 1 единицу. Линия ( y = 0 ) — это ось ( x ).
Для нахождения площади под графиком функции ( y = x^2 + 1 ) от ( x = -1 ) до ( x = 2 ), вычислим определённый интеграл функции ( x^2 + 1 ) в этих границах:
[
\int_{-1}^{2} (x^2 + 1) \, dx
]
Решим интеграл:
[
\int (x^2 + 1) \, dx = \int x^2 \, dx + \int 1 \, dx
]
Это можно вычислить, используя основные правила интегрирования:
[
\int x^2 \, dx = \frac{x^3}{3} + C
]
[
\int 1 \, dx = x + C
]
Таким образом, интеграл от ( x^2 + 1 ) будет:
[
\int (x^2 + 1) \, dx = \frac{x^3}{3} + x + C
]
Теперь подставим пределы интегрирования:
[
\left[ \frac{x^3}{3} + x \right]_{-1}^{2}
]
Вычислим значение при верхнем пределе ( x = 2 ):
[
\frac{2^3}{3} + 2 = \frac{8}{3} + 2 = \frac{8}{3} + \frac{6}{3} = \frac{14}{3}
]
Теперь вычислим значение при нижнем пределе ( x = -1 ):
[
\frac{(-1)^3}{3} + (-1) = \frac{-1}{3} - 1 = \frac{-1}{3} - \frac{3}{3} = \frac{-4}{3}
]
Теперь вычтем значение при нижнем пределе из значения при верхнем пределе:
[
\frac{14}{3} - \frac{-4}{3} = \frac{14}{3} + \frac{4}{3} = \frac{18}{3} = 6
]
Таким образом, площадь фигуры, ограниченной линиями ( x = -1 ), ( x = 2 ), ( y = 0 ) и ( y = x^2 + 1 ), равна 6 квадратных единиц.