곡선 \(y=x^3\)과 \(y=2x-x^2\)으로 둘러싸인 도형의 넓이를 구하라.
풀이
교점의 \(x\) 좌표를 구한다.
\(x^3=2x-x^2\)
\(x^3+x^2-2x=0\)
\(x(x^2+x-2)=0\)
\(x(x+2)(x-1)=0\)
\(x=-2,0,1\)
적분구간 \(-2\leq x\leq0\)에서 \(x^3\geq 2x-x^2\)이고, 적분구간 \(0\leq x\leq1\)에서 \(x^3\leq 2x-x^2\)이다.
도형의 넓이는
\(\displaystyle\int_{-2}^0(x^3-(2x-x^2))dx+\int_{0}^1(2x-x^2-x^3)dx\)
\(\displaystyle=\int_{-2}^0(x^3+x^2-2x)dx+\int_{0}^1(-x^3-x^2+2x)dx\)
\(\displaystyle=\left[\frac{x^4}{4}+\frac{x^3}{3}-x^2\right]_{-2}^0+\left[-\frac{x^4}{4}-\frac{x^3}{3}+x^2\right]_{0}^1\)
\(\displaystyle=0-\left(\frac{(-2)^4}{4}+\frac{(-2)^3}{3}-(-2)^2\right)+\left(-\frac{1^4}{4}-\frac{1^3}{3}+1^2\right)-0\)
\(\displaystyle=-\left(4-\frac{8}{3}-4\right)+\left(-\frac{1}{4}-\frac{1}{3}+1\right)\)
\(\displaystyle=\frac{8}{3}+\frac{12-3-4}{12}=\frac{32+5}{12}=\frac{37}{12}\)
이다.