Areal mellom cosinus og sinus

Areal mellom cosinus og sinus

Figuren nedenfor viser grafene til funksjonene ff og gg, der f(x)=cosxf(x) = \cos x og g(x)=sinxg(x) = \sin x.

Grafene til f(x) = cos x og g(x) = sin x med fargelagt område

Bestem arealet av det fargelagte området vist på figuren.

Fasit

A=22\underline{\underline{A = 2\sqrt{2}}}

LøsningsforslagKI-generert

Fra figuren ser vi at det fargelagte området er mellom kurvene g(x)=sinxg(x) = \sin x og f(x)=cosxf(x) = \cos x, der sinxcosx\sin x \geq \cos x.

Vi finner skjæringspunktene ved å løse sinx=cosx\sin x = \cos x, det vil si tanx=1\tan x = 1. I intervallet [0,2π][0, 2\pi] gir dette x=π4x = \dfrac{\pi}{4} og x=5π4x = \dfrac{5\pi}{4}.

I intervallet π4,5π4\left\langle \dfrac{\pi}{4}, \dfrac{5\pi}{4} \right\rangle er sinxcosx\sin x \geq \cos x, så arealet er

A=π/45π/4(sinxcosx)dxA = \int_{\pi/4}^{5\pi/4} \bigl(\sin x - \cos x\bigr) \, \mathrm{d}x

Vi integrerer:

A=[cosxsinx]π/45π/4A = \left[ -\cos x - \sin x \right]_{\pi/4}^{5\pi/4}

Setter inn øvre grense x=5π4x = \dfrac{5\pi}{4}:

cos5π4sin5π4=(22)(22)=22+22=2-\cos\frac{5\pi}{4} - \sin\frac{5\pi}{4} = -\left(-\frac{\sqrt{2}}{2}\right) - \left(-\frac{\sqrt{2}}{2}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2} = \sqrt{2}

Setter inn nedre grense x=π4x = \dfrac{\pi}{4}:

cosπ4sinπ4=2222=2-\cos\frac{\pi}{4} - \sin\frac{\pi}{4} = -\frac{\sqrt{2}}{2} - \frac{\sqrt{2}}{2} = -\sqrt{2}

Dermed blir arealet

A=2(2)=22A = \sqrt{2} - \left(-\sqrt{2}\right) = \mathbf{2\sqrt{2}}

Arealet av det fargelagte området er 222,83\underline{\underline{2\sqrt{2} \approx 2{,}83}}.

Sensorveiledning

Det gis 1 poeng for rett strategi for å bestemme xx-verdiene til skjæringspunkta, 1 poeng for å regne ut disse korrekt, 1 poeng for å sette opp rett integral og 1 poeng for å regne ut arealet korrekt.