Why$would$someone$be$interested$in$the$area$ · PDF...

Post on 06-Mar-2018

215 views 2 download

transcript

Montana  State  University   M161:    Survey  of  Calculus      116  

    S.  Schaefer  

Section  6.6    -­‐  Area  Between  Two  Curves  

Why  would  someone  be  interested  in  the  area  between  two  curves?    

The  area  under  the  upper  (red)  curve  represents  the  total  acreage  of  corn  planted  over  the  last  20  years.    The  area  under  the  lower  (green)  curve  represents  the  total  acreage  of  corn  harvested  over  the  last  20  years.    The  area  between  the  curves  represents  the  amount  of  acres  that  were  planted,  but  not  harvested,  over  the  past  20  years.  

  The  area  under  the  upper  (blue)  curve  represents  the  total  kWh  usage  per  Capita  in  the  US  from  1960  to  2006    The  area  under  the  lower  (yellow)  curve  represents  the  total  kWh  usage  per  Capita  in  CA  from  1960  to  2006    The  area  between  the  curves  represents  the  amount  of  electricity  saved  after  new  regulations  were  put  into  effect  in  CA,  from  1974  to  2006,  when  compared  to  kWh  per  Capita  in  the  US.  

 

The  area  under  the  upper  (blue)  curve  represents  the  total  growth  of  employment  in  the  healthcare  field  over  the  past  10  yrs    The  area  under  the  lower  (red)  curve  represents  the  total  growth  of  employment  in  all  other  industries  over  the  past  10  years    The  area  between  the  graphs  represents  how  many  more  new  jobs  there  were  in  healthcare  than  in  all  the  other  fields.  

Montana  State  University   M161:    Survey  of  Calculus      117  

    S.  Schaefer  

 Finding  the  Area  Between  Two  Curves  

!"#  ! !  !"#  ! ! !"  !"#$%#&"&'  !"   !, !  !"#ℎ  !ℎ!"  ! ! ≥ ! !  !"#  !"!#$  !  !"  !ℎ!  !"#$%&'(  [!, !]      Then  the  area  of  the  region  

bounded  ABOVE  by  y = f(x)  and  bounded  BELOW  by  y = g(x)  

on  [a, b]  is  given  by:    

!"#$ = ! ! − !(!)  !"!

!  

 

The  area  under  each  curve  represents  how  much  snow  water  equivalent    (in  inches)  accumulated  over  that  year.    The  area  under  the  green  curve  gives  the  snow  water  equivalent  on  average.    The  area  between  the  curve  for  the  average  and  any  of  the  other  curves  represents  the  difference  between  that  year  and  the  average  in  snow  water  equivalent.    

   

The  area  under  f(t)  represents  the  rate  a  country’s  petroleum  consumption  is  expected  to  grow  (in  millions  of  barrels  per  year)  over  the  next  5  years.    The  area  under  g(t)  represents  the  rate  a  country’s  petroleum  consumptions  is  expected  to  grow  after  the  country  implements  energy-­‐conservations  measures.    The  area  between  the  curves  represents  the  amount  of  petroleum  that  would  be  saved  over  the  5-­‐year  period  because  of  the  conservation  measures.  

Montana  State  University   M161:    Survey  of  Calculus      118  

    S.  Schaefer  

 

 

Area  between  Two  Curves  The  BUSI  Method  

!"#$ = !""#$  !"#$%&'# − !"#$%  !"#$%&'#  !"!

!   Ex.    Area  between  

! = !!  !"#  ! = 2! − !!  

Step  B:    Find  Bounds  &  Intersections  Case  1:    BOUNDS  are  given  

Check  for  intersections  between  bounds    Case  2:    NO  BOUNDS  are  given  

Use  all  intersections  found    Finding  INTERSECTIONS  

Set  !"#$%&'#  1 = !"#$%&'#  2  Solve  for  x.  

   Step  U:    Find  Upper  &  Lower  Function  on  each  interval  

Create  Intervals  from  Step  B  values  Plug  test  point  into  both  functions  

Largest  value  =  Upper  Function  Smallest  value  =  Lower  Function  

   Step  S:    Subtract     !""#$  !"#$%&'# − !"#$%  !"#$%&'#  

Remember  to  distribute  the  subtraction  sign      Step  I:  Integrate  

Integrate  Step  S,    Use  interval  endpoints  as  limits  for  the  integral    If  there  is  more  than  one  interval  Integrate  over  each  interval  and  add  then  up  

Step  B  !! = 2! − !!  2!! − 2! = 0  2!(! − 1) = 0  

! = 0, 1  

Step  U  Interval   (0,1)  

Test  Value  12  

! = !!   12

!=14  

! = 2! − !!   212−

12

!=34  

Upper  Function   2! − !!  

Lower  Function   !!  

Step  S   2! − 2!!  

 Step  I  

!"#$ = (2! − !!)!

!!"  

 

= !! −2!!

310=!!  

Montana  State  University   M161:    Survey  of  Calculus      119  

    S.  Schaefer  

Examples    #1    Intersections:    One  Region  Find  the  area  of  the  region  bounded  by  ! = 5! − !!      !"#      ! = !    

Step  B      Bounds  &  Intersections    Any  bounds  given?    NO  or    YES  ________________________    Intersections:          

                                     

Step  I      Integrate                        

Step  U      Upper  and  Lower  Functions  

Interval/Region      

Test  Value      

Function  1:    ! = 5! − !!  

 

Function  2:  ! = !  

 

Upper  Function      

Lower  Function      

Step  S      Subtract          (Upper)  –  (Lower)  

 

Montana  State  University   M161:    Survey  of  Calculus      120  

    S.  Schaefer  

#2    Intersections:    Two  Regions  Find  the  area  of  the  regions  bounded  by  ! = !! − !      !"#      ! = 3!    

Step  B      Bounds  &  Intersections    Any  bounds  given?    NO  or    YES  ________________________    Intersections:            

                                     

Step  I      Integrate                            

Step  U      Upper  and  Lower  Functions  

Interval/Region      

 

Test  Value      

 

Function  1:    ! = !! − !  

   

Function  2:  ! = 3!  

   

Upper  Function      

 

Lower  Function      

 

Step  S      Subtract          (Upper)  –  (Lower)  

   

Montana  State  University   M161:    Survey  of  Calculus      121  

    S.  Schaefer  

#3    Bounds:    One  Region  Find  the  area  of  the  region  bounded  by:  ! = !! − 2!      !"#      ! = ! + 4      &      !"#$%  ! = 1    !"#    ! = 3    

Step  B      Bounds  &  Intersections    Any  bounds  given?    NO  or    YES  ________________________    Intersections:            

                                     

Step  I      Integrate                          

Step  U      Upper  and  Lower  Functions  

Interval/Region      

Test  Value      

Function  1:    ! = !! − 2!  

 

Function  2:  ! = ! + 4  

 

Upper  Function      

Lower  Function      

Step  S      Subtract          (Upper)  –  (Lower)  

 

Montana  State  University   M161:    Survey  of  Calculus      122  

    S.  Schaefer  

#4    Intersections  VS  Bounds:    A  Comparison      #4a:    INTERSECTIONS  Find  the  area  enclosed  by  the  graphs  of:    ! = 2! − 1      !"#      ! = !! − 4  

#4b:    BOUNDS  Find  the  area  enclosed  by  the  graphs  of:  

! = 2! − 1      !"#      ! = !! − 4  !"#  !ℎ!  !"#$%  ! = 1    !"#    ! = 2  

 

Step  B      Bounds  &  Intersections  Bounds  given?    NO  or    YES  _____________  Intersections:    

Step  B      Bounds  &  Intersections  Bounds  given?    NO  or    YES  _____________  

 

#4a:    INTERSECTIONS  Step  U        

Upper  &  Lower  Functions  

#4b:    BOUNDS  

  Interval/Region    

  Test  Value    

  Function  1:  ! = 2! − 1  

 

  Function  2:  ! = !! − 4  

 

  Upper  Function    

  Lower  Function    

  Step  S      Subtract          (Upper)  –  (Lower)  

 

Step  I      Integrate            

Step  I      Integrate          

Montana  State  University   M161:    Survey  of  Calculus      123  

    S.  Schaefer  

#5    Intersections  AND  Bounds:    Three  Regions  Find  the  area  of  the  regions  bounded  by    ! = 8− !!      !"#      ! = !!    !"#  !ℎ!  !"#$%  ! = −3    !"#    ! = 3    

Step  B      Bounds  &  Intersections    Any  bounds  given?    NO  or    YES  ________________________    Intersections:            

 

Step  I      Integrate        

Step  U      Upper  and  Lower  Functions  

Interval/Region      

   

Test  Value      

   

Function  1:    ! = 8− !!  

     

Function  2:  ! = !!  

     

Upper  Function      

   

Lower  Function      

   

Step  S      Subtract          (Upper)  –  (Lower)