曲线y=cos⁡x(0⩽x⩽3π2)y=\cos x(0\leqslant x\leqslant \dfrac{3\pi }{2})与坐标轴围成的面积是 。

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完整解法

1. 确定余弦函数在给定区间内的正负分布情况,并将面积表示为对称部分的面积之和

在区间 [0,3π2][0, \dfrac{3\pi}{2}] 内,曲线 y=cos⁡xy = \cos x 与 xx 轴的交点为 x=π2x = \dfrac{\pi}{2}。
当 x∈[0,π2]x \in [0, \dfrac{\pi}{2}] 时,cos⁡x⩾0\cos x \geqslant 0;
当 x∈[π2,3π2]x \in [\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{3\pi}{2}] 时,cos⁡x⩽0\cos x \leqslant 0。
根据余弦曲线的对称性,函数 y=cos⁡xy = \cos x 在每个长度为 π2\dfrac{\pi}{2} 的区间(即 [0,π2][0, \dfrac{\pi}{2}],[π2,π][\dfrac{\pi}{2}, \pi],[π,3π2][\pi, \dfrac{3\pi}{2}])上与 xx 轴围成的图形面积均相等。
因此,总面积 SS 可表示为:
S=∫03π2∣cos⁡x∣dx=3∫0π2cos⁡xdxS = \int_{0}^{\frac{3\pi}{2}} |\cos x| dx = 3 \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos x dx

2. 计算定积分,求出围成的总面积

利用微积分基本定理计算定积分:
∫0π2cos⁡xdx=[sin⁡x]0π2=sin⁡π2−sin⁡0=1−0=1\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos x dx = \left[ \sin x \right]_{0}^{\frac{\pi}{2}} = \sin\dfrac{\pi}{2} - \sin 0 = 1 - 0 = 1
从而,围成的总面积为:
S=3×1=3S = 3 \times 1 = 3

答案

3

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