Давайте рассмотрим каждый пункт задачи подробно.
1. Вычисление площади фигуры, ограниченной линиями ( y = x^2 ) и ( y = 4 )
Для начала определим точки пересечения данных кривых. Приравняем их:
[ x^2 = 4 ]
[ x = \pm2 ]
Таким образом, парабола ( y = x^2 ) и прямая ( y = 4 ) пересекаются в точках ( x = -2 ) и ( x = 2 ).
Нам нужно найти площадь фигуры, ограниченной этими кривыми. Эта фигура заключена между параболой и прямой в пределах от ( x = -2 ) до ( x = 2 ). Площадь между кривыми находится как интеграл разности функций в заданных пределах:
[ S = \int_{-2}^{2} (4 - x^2) \, dx ]
Вычислим данный интеграл:
- Найдём первообразную функции ( 4 - x^2 ):
[ \int (4 - x^2) \, dx = 4x - \frac{x^3}{3} + C ]
- Подставим пределы интегрирования:
[ S = \left(4x - \frac{x^3}{3}\right) \bigg|_{-2}^{2} ]
[ S = \left(4 \cdot 2 - \frac{2^3}{3}\right) - \left(4 \cdot (-2) - \frac{(-2)^3}{3}\right) ]
[ S = \left(8 - \frac{8}{3}\right) - \left(-8 + \frac{8}{3}\right) ]
[ S = \left(\frac{16}{3}\right) + \left(\frac{16}{3}\right) ]
[ S = \frac{32}{3} ]
Итак, площадь фигуры равна ( \frac{32}{3} ) квадратных единиц.
2. Нахождение первообразной для функции ( f(x) = \frac{1}{x^2} - 2 \sin x ), ( x \neq 0 )
Первообразная данной функции находится путём почленного интегрирования каждого термина:
- Первообразная для ( \frac{1}{x^2} ) (или ( x^{-2} )):
[ \int x^{-2} \, dx = -x^{-1} + C_1 = -\frac{1}{x} + C_1 ]
- Первообразная для ( -2 \sin x ):
[ \int (-2 \sin x) \, dx = 2 \cos x + C_2 ]
Объединение результатов дает:
[ F(x) = -\frac{1}{x} + 2 \cos x + C ]
где ( C = C_1 + C_2 ) — константа интегрирования.
Таким образом, первообразная для функции ( f(x) = \frac{1}{x^2} - 2 \sin x ) имеет вид:
[ F(x) = -\frac{1}{x} + 2 \cos x + C ]