本题导读
本题通过几何概型考查定积分的实际应用。核心意图是利用定积分计算由抛物线围成的曲边阴影区域面积,并结合正方形面积求出概率。
📌【题干】
Question
(2014年辽宁卷(理)) 正方形的四个顶点 分别在抛物线 和 上,如图所示.若将一个质点随机投入正方形 中,则质点落在阴影区域的概率是 .
🔍【思路分析】
破题导航
- 明确几何概型公式:。
- 计算正方形面积:根据顶点坐标确定边长,计算总面积。
- 计算阴影面积:
- 观察图形对称性:阴影部分关于 轴对称。
- 上半部分面积由直线 与抛物线 围成。
- 利用定积分 计算单侧面积,再翻倍得到总阴影面积。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
第一步:计算正方形 的面积 由点 , 可知边长为 。 则正方形面积 。
第二步:计算阴影区域面积 根据对称性,阴影面积等于 轴上方阴影面积的 倍。 上半部分阴影是由直线 与抛物线 在区间 上围成的图形。 上半部分面积 为: 所以,总阴影面积为 。
第三步:计算概率 根据几何概型概率公式:
故答案为
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:几何概型与定积分的几何意义(曲边图形面积)。
核心方法:利用对称性简化积分运算。本题中阴影部分关于 轴和 轴均对称,甚至可以只计算第一象限的面积再乘以 。
避坑指南:求积分时,要注意“上曲线减去下曲线”。本题中上半部分是直线 在上,抛物线 在下,即积分函数为 。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 牛顿-莱布尼茨公式、奇偶函数在对称区间上的积分性质。
结论推广: 抛物线 与直线 围成的面积与其外接矩形面积的比值恒为 。
方法推广: 面对复杂的封闭图形面积,寻找解析式并建立积分表达式是万能手段。
🔗【关联脉络】
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