12.8  Extra opgaven
1

1 4 6 x d x = [ 12 x ] 1 4 = 12

2

Van links naar rechts:
f ( x ) = 1 1 x + 1 , dus F ( x ) = x ln | x + 1 |
f ( x ) = x 1 + 1 x + 1 , dus F ( x ) = 1 2 x 2 x + ln | x + 1 |
f ( x ) = x 3 2 + 2 x 3 + 1 , dus F ( x ) = 3 5 x 3 5 + 1 1 2 x 3 4 + x
f ( x ) = 1 2 + 1 2 cos ( 2 x ) , dus F ( x ) = 1 2 x + 1 4 sin ( 2 x )

3

De functie x x sin 2 ( x ) is puntsymmetrisch ten opzichte van de oorsprong, dus de eerste integraal is 0 .
De tweede integraal is: 2 π , zie de grafiek hieronder.

4
a

F ( x ) = cos ( x ) 1 + sin ( x ) cos ( x ) 1 sin ( x ) = cos ( x ) ( 1 sin ( x ) ) + cos ( x ) ( 1 + sin ( x ) ) 1 sin 2 ( x ) = = 2 cos ( x ) cos 2 ( x ) , klopt.

b

x in het domein van f als cos ( x ) 0 , dus als x 1 2 π + k π , met k geheel.
x in het domein van F als sin ( x ) ± 1 , dus als x 1 2 π + k π , met k geheel.
Dus beide hebben hetzelfde domein.

5

De snijpunten van de grafieken zijn ( 1,6 ) en ( 6,1 ) .
De oppervlakte onder de hyperbool op [ 1,6 ] is: 1 6 6 x d x = 6 ln ( 6 ) .
De oppervlakte onder de lijn x + y = 7 op [ 1,6 ] is 1 6 ( 7 x ) d x = [ 7 x 1 2 x 2 ] 1 6 = 17 1 2 .
De gevraagde oppervlakte is 17 1 2 6 ln ( 6 ) .

6
a

F ( x ) = a e x ( a x + b ) e x = ( a b ) e x a x e x , dus a = b = 5 .

b

0 5 5 x e x d x = [ 5 ( 1 + x ) e x ] 0 5 = 5 30 e 5

7
a

Van de grafiek van f : x = 0 ; van de grafiek van g : x = 12 .

b

2 ln ( x ) = ln ( 12 x ) ln ( x 2 ) = ln ( 12 x ) x 2 = 12 x x = 3  of  x = 4 . Alleen x = 3 voldoet aan de oorspronkelijke vergelijking.
Het snijpunt is ( 3,2 ln ( 3 ) ) .

c

F met F ( x ) = 2 x ln ( x ) 2 x is een primitieve van f ;
G met G ( x ) = ( x 12 ) ln ( 12 x ) x is een primitieve van g (een beetje proberen).

d

De oppervlakte van dit gebied is: 1 3 f ( x ) d x + 3 11 g ( x ) d x
1 3 f ( x ) d x = 6 ln ( 3 ) 4 en 3 11 g ( x ) d x = 9 ln ( 9 ) 8 .
De gevraagde oppervlakte is 24 ln ( 3 ) 12 .

e

Noem die a , dan is de eerste coördinaat van B gelijk aan 9 + a . Dus ln ( a 2 ) = ln ( 12 ( 9 + a ) ) , dus a = 1 2 + 1 2 13 .

8
a

A ( p ) = 2 0 p f ( x ) d x = 2 e p + 1 + 1 .

b

L = 1 ; 2 4 e p + 1 = 1 4 e p + 1 = 1 e p + 1 = 4 , dus p = ln ( 3 ) .

9

De oppervlakte bestaat uit de rechthoek met hoekpunten O , ( 1 a ,0 ) , ( 1 a , a ) en ( 0, a ) en de oppervlakte onder de grafiek van f op het interval [ 1 a , a ] .
De rechthoek heeft oppervlakte 1 , dus 1 a a 1 x d x = [ ln ( x ) ] 1 a a = ln ( a ) ln ( a ) = 2 , dus ln ( a ) = 1 , dus a = e .

10

0 2 | x 2 x | d x = 0 1 ( x 2 + x ) d x + 1 2 ( x 2 x ) d x = [ 1 3 x 3 + 1 2 x 2 ] 0 1 + [ 1 3 x 3 1 2 x 2 ] 1 2 = 1 6 + 5 6 = 1 .

11
a

Noem x = y , dan f ( x ) = 0 y 2 + 1 2 1 2 y = 0 , dus y = 2  of  y = 1 2 , dus x = 4  of  x = 1 4 .

b

De oppervlakte is: 1 4 4 f ( x ) d x = [ ( 2 3 x 3 2 + 2 x 1 2 2 1 2 x ) ] 1 4 4 = 1 1 8 .

c

f ( x ) = 1 4 x 3 2 + 3 4 x 2 1 2 en f ( x ) = 0 x = 3 , dus het buigpunt is ( 3, 4 3 3 2 1 2 ) .

12
a

Noem de gevraagde zijde x , dan volgt uit gelijkvormigheid: x 10 = 8 h 8 , dus x = 10 1 1 4 h .

b

O ( h ) = 3 4 h ( 10 1 1 4 h ) heeft als grafiek een bergparabool. O ( 0 ) = O ( 8 ) = 0 , dus O is maximaal als h = 4 , de doorsnede is dan 3 bij 5 , niet vierkant.

c

0 8 O ( h ) d h = [ 15 4 h 2 5 16 h 3 ] 0 8 = 80 .

13
a

Het vierkant wentelen geeft een cilinder als omwentelingslichaam met inhoud π 16 3 .
De cilinder wordt uitgehold met het omwentelingslichaam dat je krijgt door de grafiek van f om de x -as te wentelen. De inhoud hiervan is 1 17 π ( 16 x ) 2 d x = [ 256 π ln ( x ) ] 1 17 = π 256 ln ( 17 ) .
De inhoud van het gevraagde omwentelingslichaam is het verschil van die twee, dus π ( 4096 256 ln ( 17 ) ) .

b

A B = A D = 16 a , dus b = a + 16 a .
b ( a ) = 1 8 a a en b ( a ) = 0 a a = 8 , dus b is minimaaal als a = 4 .
De minimale waarde van b is 12 .

14
a

f ( 4 ) f ( 0 ) 4 0

b

0 2 f ( x ) d x = [ f ( x ) ] 0 2 = 1 , dus de gemiddelde helling is: 1 2 ;
ja: f ( 2 ) f ( 0 ) 2 0 = 1 2

c

a b f ( x ) d x = [ f ( x ) ] a b = f ( b ) f ( a )

Extra opgaven bij paragraaf 6
15
a

Een formule voor de functie h die lijn A B als grafiek heeft is: h ( x ) = 3 x .
0 3 x ( 3 x ) d x = [ 1 1 2 x 2 1 3 x 3 ] 0 3 = 4 1 2 en de oppervlakte van driehoek O A B is 4 1 2 , dus volgens bovenstaande is x Z = 1 . Vanwege symmetrie is het zwaartepunt ( 1,1 ) .

b

We definiëren de functie j door: j ( x ) = 3 als 0 x 1 en j ( x ) = 3 x als 1 x 3 . Dan 0 3 x j ( x ) d x = 0 1 3 x d x + 1 3 3 d x = [ 1 1 2 x 2 ] 0 1 + [ 3 x ] 1 3 = 1 1 2 + 6 = 7 1 2 .
De oppervlakte van het vlakdeel is 3 + 1 3 3 x d x = 3 + [ 3 ln ( x ) ] 1 3 = 3 + 3 ln ( 3 ) .
Dus de x -coördinaat van het zwaartepunt is: 5 2 + 2 ln ( 3 ) .

16
a

h 2 R 2 h 2 Δ h

b

0 R 2 h R 2 h 2 d h = [ 2 3 ( R 2 h 2 ) 1 1 2 ] 0 R = 2 3 R 3 , dus het zwaartepunt ligt op hoogte 4 R 3 π .

17

M = π 0 1 x ( f ( x ) ) 2 d x = π 0 1 x ( 1 x 2 ) d x = π [ 1 2 x 2 1 4 x 4 ] 0 1 = 1 4 π .
V = 2 3 π , dus x Z = 3 8 .

18
a

R sin ( α ) = h , straal breedtecirkel is r = R cos ( α ) .

b

2 π r R Δ α = 2 π R 2 cos ( α ) Δ α

c

Als Δ α 0 , dan wordt de som 2 π R 2 cos ( α ) Δ α de integraal
β γ 2 π R 2 cos ( α ) .

d

β γ 2 π R 2 cos ( α ) = [ 2 π R R sin ( α ) ] β γ = 2 π R ( R sin ( γ ) R sin ( β ) ) = 2 π R ( h 2 h 1 )

e

2 π R 2 R = 4 π R 2