Вычисление площадей с помощью интегралов

  • docx
  • 12.02.2025
Публикация в СМИ для учителей

Публикация в СМИ для учителей

Бесплатное участие. Свидетельство СМИ сразу.
Мгновенные 10 документов в портфолио.

Иконка файла материала Вычисл инт.docx

Филиал бюджетного профессионального образовательного учреждения Чувашской Республики

 «Чебоксарский медицинский колледж»

Министерства здравоохранения Чувашской Республики в городе Канаш

 

 

 

 

РАССМОТРЕНО и ОДОБРЕНО

на заседании

ЦМК ОГСЭ

Протокол № ____

«____» _______________ 20 ___ г.

Председатель ЦМК

____________Л.М Иванова

                        утверждено

Зав. филиалом БПОУ «ЧМК»

МЗ Чувашии в г. Канаш

____________ Т.Э Фадеева

 

 

 

 

 

Методическая разработка теоретического занятия

 

Вычисление площадей с помощью интегралов

учебная дисциплина ОБД 07 Математика

специальность 34.02.01Сестринское дело

 (базовая  подготовка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Канаш, 2025

 

 

Составитель: Семенова А.М., преподаватель  высшей квалификационной категории филиала БПОУ ЧР «Чебоксарский медицинский колледж» Министерства здравоохранения Чувашии в г. Канаш

 

 

Рецензент: Иванова Л.М., преподаватель, высшей квалификационной категории филиала БПОУ ЧР «Чебоксарский медицинский колледж» Министерства здравоохранения Чувашии в г. Канаш

 

 

 

 

Аннотация

 

      Данная методическая разработка  по теме «Вычисление площадей  с помощью интегралов » является уроком изучения нового материала. Урок построен так, чтобы обучающиеся, опираясь на ранее полученные знания, могли вывести формулы сами. Материал урока направлен на     изучение  вычисления площадей с помощью интегралов.;

           Создание проблемных ситуаций на уроках математики повышает интерес к предмету, вносит разнообразие и эмоциональную окраску в учебную работу, снимает утомление, развивает внимание, сообразительность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1. методический блок. 4

1.1. Учебно-методическая карта. 4

Формы деятельности. 4

1.2. Технологическая карта. 8

2. Информационный блок.. 10

2.1. План лекции. 10

2.2 Текст лекции. 11

2.3. Глоссарий. 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

      Данная методическая разработка по теме «Вычисление площадей с помощью интегралов» является уроком изучения нового материала. Урок построен так, чтобы обучающиеся, опираясь на ранее полученные знания, могли вывести формулы сами. Материал урока направлен на развитие логического мышления, алгоритмической культуры, интуиции, навыков исследовательской деятельности, творческих способностей обучающихся. Структура урока: постановка цели и задач урока; повторение умений и навыков, являющихся опорой для восприятия новой темы; проведение проверочных упражнений (устная работа). Нахождение площади фигуры, ограниченной графиками функций с помощью определенного интеграла. Нахождение площади криволинейной трапеции с помощью формулы Ньютона – Лейбница. Решение задач, с помощью формулы Ньютона – Лейбница

  Введения понятия определенного интеграла. Упражнения на закрепление данного алгоритма;  тренировочные упражнения по образу и подобию в виде самостоятельной работы; самоконтроль обучающихся.
          Создание проблемных ситуаций на уроках математики повышает интерес к предмету, вносит разнообразие и эмоциональную окраску в учебную работу, снимает утомление, развивает внимание, сообразительность.

 


1. методический блок

1.1. Учебно-методическая карта

 

Тема занятия

 Действительные числа.

Учебная дисциплина

БД.04 Математика

Специальность

34.02.01 Сестринское дело (базовая подготовка)

Курс

I

Группа

9М-11-20, 9М-12-20,  9М-13-20,9М-14-20, 9М-15-20.

Место проведения

Кабинет № 5

Продолжительность занятия

90 мин.

Характеристика занятия

Вид

Вид занятия 

 Лекция текущая, обзорная.

 

Тип

Типы учебных занятий

урок изучения нового материала;

комбинированный урок

 

Форма

Изложение, рассказ, объяснение с демонстрацией наглядных пособий.

Формы деятельности

Фронтальная.                     

 

Технологии обучения

Традиционная (репродуктивная) технология обучения

Технология развивающего обучения

 

Методы обучения

Метод  

Репродуктивный: упражнения, действия по алгоритму.

- практические (упражнение, тренинг, опыты, самостоятельная работа по алгоритму).

Интерактивные методы – практическая отработка осваиваемых знаний, умений, навыков на уровне компетенций

 

Средства обучения

1.По характеру воздействия на обучаемых:  

ИКТ - презентации;  

2.По степени сложности:  

простые: учебники, печатные пособия.  

 

Методическая цель

Методическая цель

- отрабатывать методику контроля результатов выполнения письменных упражнений.

- реализовывать индивидуальный дифференцированный подход в процессе выполнения обучающимися заданий для самостоятельной работы;

Цели и задачи занятия

Воспитательная

Формулировать  интеллектуальных, нравственных, эмоционально-волевых качеств у обучающихся.

 

Воспитывать положительное отношение к приобретению новых знаний;

Воспитывать ответственность за свои действия и поступки;

Вызвать заинтересованность новым для студентов подходом изучения математики.

Воспитывать интерес к математике путём введения разных видов закрепления материала: устной работой, работой с учебником, работой у доски, ответами на вопросы и умением делать самоанализ, самостоятельной работой; стимулированием и поощрением деятельности учащихся.

 

 

Образовательная

Знать: определение криволинейной трапеции и интеграла.

Уметь решать  задачи с помощью  алгоритмов и методов;

Уметь логически и полно выстраивать ответ.

Систематизировать знания об определенном интеграле и площади криволинейной трапеции.

Ввести понятие пплощади фигуры, ограниченной графиками функций с помощью определенного интеграла. Нахождение площади криволинейной трапеции с помощью формулы Ньютона – Лейбница. Решение задач, с помощью формулы Ньютона – Лейбница

 

 

 

Развивающая

Развитие речи, мышления, сенсорной восприятие внешнего мира через органы чувств сферы;

 

Формировать навыки познавательного мышления.

Продолжить развитие умения выделять  главное.

Продолжить развитие умения устанавливать причинно-следственные связи.

Развивать навыки и умения, в выполнении заданий по теме, умение работать в группе и самостоятельно. Развивать логическое мышление, правильную и грамотную математическую речь, развитие самостоятельности и уверенности в своих знаниях и умениях при выполнении разных видов работ.
развивать познавательный интерес.

Планируемый результат

Уметь

Знать: определение интеграла и криволинейной трапеции.

Уметь решать  задачи с помощью  алгоритмов и методов;

Уметь логически и полно выстраивать ответ.

Знать

Определение криволинейной трапеции и интеграла, формулу Ньютона –Лейбница.

Формирование компетенций у обучающихся

Общие (ОК)

 

Л1. Сформированность представлений о математике как универсальном языке науки, средстве моделирования явлений и процессов, идеях и методах математики;

Л5. Готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни; сознательное отношение к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности;

Л8. Отношение к профессиональной деятельности как возможности участия в решении личных, общественных, государственных, общенациональных проблем;

 

Профессиональные (ПК)

 П1. Сформированность представлений о математике как части мировой культуры и месте математики в современной цивилизации, способах описания явлений реального мира на математическом языке;

П4. Владение стандартными приемами решения рациональных и иррациональных, показательных, степенных, тригонометрических уравнений и неравенств, их систем; использование готовых компьютерных программ, в том числе для поиска пути решения и иллюстрации решения уравнений и неравенств;

Межпредметные связи

Входящие

История

Определенный интеграл. Криволинейная трапеция. Пределы интегрирования.

Литература

 

 

 

Выходящие

Геометрия

Трапеция. Фигура.

 

 

 

 

Внутрипредметные

Алгебра, геометрия

Криволинейная трапеция и интеграл.

Оснащение занятия

Методическое

Методическая разработка занятия.

Материально-техническое

Ручка, карандаш, тетрадь, линейка.

Информационное

Компьютер, интерактивная доска.

Список литературы

Основная

1.Алимов, Ш. А. Алгебра и начала математического анализа (базовый и углубленный уровни)10—11 классы / Ш.А. Алимов — М., 2018. – с.455.

2.Колягин, Ю.М. Математика: алгебра и начала математического анализа. Алгебра и начала математического анализа (базовый и углубленный уровни). 11 класс / М. В Ткачева., Н. Е Федерова. — М., 2018. - 384 с.

Дополнительная

1 Александров А.Д., Геометрия / А.Л.Вернер, В.И. Рыжик (базовый и профильный уровни). 10—11 кл.  – 2017. – 344 с. 

2. Богомолов, И.Д. Математика: учебник / И.Д. Богомолов.  – М., 2018. -  384 с.

 

Интернет-ресурсы

1. Калашникова В.А. Методическое пособие: «Конспекты лекций по математике» [Электронный ресурс] /В.А. Калашникова.

2. Яковлев Г.Н. Алгебра и начала анализа (Математика для техникумов) [Электронный учебник] /Г.Н Яковлев. - Режим доступа: http://lib.mexmat.ru/books/78472.

3.www. fcior. edu. ru             

4.www. school-collection. edu.

 

 


 

1.2. Технологическая карта

Структура комбинированного урока

 

Деятельность преподавателя

Деятельность обучающихся

Методическое обоснование

Формируемые

ОК и ПК

1. Организационный этап  -5 мин.

Проверяет готовность обучающихся к занятию.

дает положительный эмоциональный настрой, организует, проверяет готовность уч-ся к уроку

Готовятся к началу занятия.

Включение обучающихся в деятельность на личностно значимом уровне.

ОК 1, ОК 4.

П1.

2. Этап всесторонней проверки домашнего задания  - 10мин.

Выявляет  правильность и осознанность выполнения всеми обучающимися домашнего задания; устранить в ходе проверки обнаруженные пробелы в знаниях.

По очереди комментируют свои решения.

Приводят примеры.

Пишут под диктовку.

 

Повторение изученного материала, необходимого для открытия нового знания, и выявление затруднений в индивидуальной деятельности каждого обучающегося.

ОК1,

ПК 1,

ПК4

3. Постановка цели и задач занятия. Мотивация учебной деятельности обучающихся  - 5 мин.

Озвучивает тему урока и цель, уточняет понимание обучающегося  поставленных целей урока. Эмоциональный настрой и готовность преподавателя  на урок.

 

Эмоционально настраиваются  и готовятся   обучающихся на урок.

 Ставят цели, формулируют тему урока.

 Обсуждение затруднений; проговаривание цели урока в виде вопроса, на который предстоит ответить. Методы, приемы, средства обучения: побуждающий от проблемы диалог, подводящий к теме диалог.

ОК 1, ОК 4.

П1.

4. Актуализация знаний  - 30 мин.

Уточняет понимание обучающимися поставленных целей занятия.

Выдвигает проблему. Создает условия, чтобы обучающийся смогли систематизировать знания о множестве действительных чисел, имели представление о пределе числовой последовательности

 

 Под диктовку, все выполняют задание, а один проговаривает вслух.

 

Создание проблемной ситуации. Уч-ся- фиксируют индивидуальные затруднения . Создание условия, чтобы обучающийся смогли систематизировать знания о множестве действительных чисел.

ОК 1, ОК 4.

П1.

5. Первичное усвоение новых знаний -  10  мин.

Создаёт эмоциональный настрой на усвоение новых знаний.

 

Внимательно слушают, записывают под диктовку в тетрадь.

Создание условий, чтобы обучающийся смогли систематизировать знания о множестве действительных чисел.

ОК1,

ПК 1,

ПК4

6. Первичная проверка понимания  - 10 мин.

Проводит параллель с ранее изученным материалом. Проводит беседу  по уточнению и конкретизации первичных знаний;

 

Отвечают на заданные вопросы преподавателем.

Осознание  степени овладения полученными знаниями - каждый для себя должен сделать вывод о том, что он уже умеет.

ОК1,

ПК 1,

ПК4

7.  Первичное закрепление  -  5 мин.

Контролирует выполнение работы.

Осуществляет: индивидуальный контроль; выборочный контроль.

Побуждает к высказыванию своего мнения. Показывает на доске решение, опираясь на алгоритм.

записывают решение, остальные решают на местах, потом проверяют друг друга;

 

Тренировка и активизация употребления новых знаний, включение нового в систему Режим работы: устная, письменная, фронтальная, индивидуальная.

ОК1,

ПК 1,

ПК4

8. Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция (подведение итогов занятия  5 мин

Отмечает  степень  вовлеченности  обучающихся в работу на занятии. Задает вопросы по обобщению материала.

Под диктовку, все выполняют задание, а один проговаривает вслух;

Оценивание  работу  обучающихся, делая акцент на тех, кто умело взаимодействовал при выполнении заданий

ОК 1, ОК 4.

П1.

9. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению 5 мин

Обсуждение способов решения домашнего задания. Записывает номера заданий на доске.

 

Обобщают полученные знания, делают вывод о выполнении задач урока.

Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

 

ОК 1, ОК 4.

П1.

10. Рефлексия (подведение итогов занятия) , 5 мин

Акцентирует внимание на конечных результатах учебной деятельности обучающихся на занятии.

 

1.      Проводят  самоанализ: “Чему научились и что нового узнали?”

 

Осознание своей учебной деятельности; самооценка результатов деятельности своей.

ОК1,

ПК 1,

ПК4


 

2. Информационный блок

2.1. План лекции

 

№ п/п

Изучаемые вопросы

Уровень усвоения

1.

Устная работа. Повторение. Проверка домашнего задания.

1

2.

 Объяснение темы «Вычисление площадей с помощью интегралов»

 

 

  1. Криволинейная трапеция.

2

 

  1. Определенный интеграл.  Формула Ньютона-Лейбница.

2

3.

Закрепление нового материала.

 

 

     3.1 Решение примера 1.

3

 

     3.2 Решение примера 2.

     3.3 Решение примера 3

3

4

Решение упражнений (нечетные пункты) на закрепление темы (№1014, № 1015)

3

5.

Домашнее задание № 1014,№ 1015 (четные).

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2.2 Текст лекции

1.      Устная работа. Проверка домашнего задания.

 

         Алгебра и начала математического анализа, 11 класс

 Вычисление площадей с помощью интегралов.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме

1) Нахождение площади фигуры, ограниченной графиками функций с помощью определенного интеграла.

2) Нахождение площади криволинейной трапеции с помощью формулы Ньютона – Лейбница

3) Решение задач, с помощью формулы Ньютона – Лейбница

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/31317666-a9ad-4584-9604-56938ab20e69.png

Формула Ньютона – Лейбница

Основная литература:

Колягин Ю.М., Ткачева М.В, Федорова Н.Е. и др., под ред. Жижченко А.Б. Алгебра и начала математического анализа (базовый и профильный уровни) 11 кл. – М.: Просвещение, 2021.

Дополнительная литература:

Орлова Е. А., Севрюков П. Ф., Сидельников В. И., Смоляков А.Н. Тренировочные тестовые задания по алгебре и началам анализа для учащихся 10-х и 11-х классов: учебное пособие – М.: Илекса; Ставрополь: Сервисшкола, 2021.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

         Интеграл — один из основных инструментов математического анализа, который применяется для нахождения площади, объёма, длин кривых и для решения множества других задач, связанных с непрерывными изменениями. Чтобы понять его смысл, нужно обратиться к основной идее: интеграл позволяет вычислять совокупное значение некоторой величины, которая изменяется с течением времени или в зависимости от положения в пространстве.
С математической точки зрения интеграл можно представить как обобщение суммы. В классическом примере вычисления площади под кривой функция разбивается на множество узких прямоугольников, площадь которых затем складывается. Чем больше таких прямоугольников, тем точнее становится результат. В пределе при бесконечно малой ширине этих прямоугольников и вычисляется значение интеграла.

          Интегралы бывают двух основных типов: определённые и неопределённые. Определённый интеграл имеет чёткие границы, в пределах которых производится вычисление, его результатом является конкретное число. Например, можно рассчитать площадь под графиком функции между двумя заданными точками. Неопределённый интеграл, напротив, не имеет границ и представляет собой целое семейство функций, производной от которых является исходная функция. Это похоже на обратное действие дифференцирования.

          Криволинейной трапецией называется фигура, ограниченная графиком непрерывной и не меняющей на отрезке [а;b] знака функции f(х), прямыми х=а, x=b и отрезком [а;b].

Отрезок [a;b] называют основанием этой криволинейной трапеции

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/44a4ffae-eb41-4bc1-bc13-8b542b02cda0.png

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/1bf2b626-bc5e-4e7b-9d2f-de228d41bc05.png

формула Ньютона – Лейбница

Если в задаче требуется вычислить площадь криволинейной трапеции, то ответ всегда будет положительный. Если требуется, используя чертеж, вычислить интеграл, то его значение может быть любым. ( зависит от расположения криволинейной трапеции)

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/6b4fc7e0-e596-4195-819e-8b9ba96bf0f9.png

 

 

         На языке математики это записывается следующим образом:

a
∫ f(x)dx,
b

где:

·           a и b — границы интегрирования (начальная и конечная точки на оси x);

·           f(x) — функция, описывающая кривую;

·           dx— бесконечно малое изменение x.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Пример №1  Вычислите площадь фигуры, ограниченной линиями y= x, y = 5 – x, x = 1, x = 2, используя определенный интеграл.

Решение. Воспользуемся формулой Ньютона-Лейбница.

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/65952d7c-511d-47f2-b893-2bc0721f278d.png

Сначала находим первообразную функцию  F(x) . Далее подставляем значение верхнего предела в первообразную функцию: F(b).

Затем подставляем значение нижнего предела в первообразную функцию: F(а) .

Рассчитываем разность F(b)  - F(а)    , это и будет ответ

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/e92e8e17-313c-4230-bf8e-7347a7302741.png

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/3b965f37-eb6c-4aa1-84ee-992c88f39ea1.png

Пример №2. Найти площадь фигуры, ограниченной линиями у=4-х2,у=3х, у=0 и находящейся в 1-й четверти.

Решение: Воспользуемся формулой Ньютона-Лейбница.

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/7b24b5ba-0892-4890-a7ca-67ba6f3003dd.png

Сначала находим первообразную функцию  F(x) . Далее подставляем значение верхнего предела в первообразную функцию: F(b)  .

Затем подставляем значение нижнего предела в первообразную функцию: F(а) .

Рассчитываем разность F(b)  - F(а)    , это и будет ответ.

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/222c5845-1670-4c93-b655-06c3c948d8f4.jpeg

Решение. S=SOAB +SABC

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/e8d3a30d-f1b9-47c1-8c71-28fcf2972197.png

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/6ea25545-6155-4520-b110-e6e4f1c13d1b.png

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/dc69b826-0479-4d5f-9f1d-7bf926183944.gif

Пример№3. Найти площадь криволинейной трапеции (х-1)2, ограниченной линиями х=2 и х=1, осью 0х

Решение:

Воспользуемся формулой Ньютона-Лейбница.

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/bf0407a3-a4f5-4b82-8b11-a6d6eab6b3aa.png

Сначала находим первообразную функцию  F(x) . Далее подставляем значение верхнего предела в первообразную функцию: F(b)  .

Затем подставляем значение нижнего предела в первообразную функцию: F(а) .

Рассчитываем разность F(b)  - F(а), это и будет ответ.

https://resh.edu.ru/uploads/lesson_extract/4037/20200131104121/OEBPS/objects/c_matan_11_24_1/d795357e-8a02-4096-9baa-8d9e4de1e2ef.png кв.ед.

 

4.      Решение упражнений (нечетные пункты) на закрепление темы (№1014, № 1015).

5.      Домашнее задание № 1014,№ 1015 (четные).

 

 

 

2.3. Глоссарий

 

 

Термин

Значение

 Криволинейная трапеция

 

 

 

 Интеграл

 

 

 

- фигура, ограниченная графиком непрерывной и не меняющей на отрезке [а;b] знака функции f(х), прямыми х=а, x=b и отрезком [а;b]

 

 

- разность F(b) – F(a)

 

 


 

3. Контролирующий блок

Вариант 1

I.Для функции f(x) найти такую первообразную, график которой проходит через точку М:

1)      f(x) = сos x     M(-π;0).

2)      f(x) = 3х2 +2х -3    М(1; -2).

3)      3) f(x)= е2x       (0;5).

II. Вычислите интеграл:

1)+ 4)dx

2)

3)

III. Найти площадь фигуры, ограниченной линиями:

1) Параболой  у = 4 – х2     и прямой у = х +2 и с осью Ох.

2) графиком функции у = sin x,  отрезком [0;  оси Ох.

3) графиком функции у = х2 и прямой у = 2х.

Вариант 2

I.Для функции f(x) найти такую первообразную, график которой проходит через точку М:

1)      f(x) = sin 2 x     M(π; -2).

2)      f(x) = 4х3 +3х2 -1    М( -1; 2).

3)       f(x)= е3x       (0; 4).

II. Вычислите интеграл:

1)+ 1)dx

2)

3)

III. Найти площадь фигуры, ограниченной линиями:

1) Параболой  у = 9 – х2     и  прямой у = 3 –х  с осью Ох.

2) графиком функции у = cos x,  отрезком [;  оси Ох.

3) графиком функции у = х3 и прямой у = 1


 

 

 

 

 

 

 


 

Скачано с www.znanio.ru