Let and and .
Find the area of the region bounded by and to five decimal places.
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f ( x ) = a x b ⟹ f ′ ( x ) = a b x b − 1 ⟹ f ′ ′ ( x ) = a ( b − 1 ) ( b ) x b − 2
and f − 1 ( x ) = a ( b 1 ) 1 x b 1
For x b − 2 = x b 1 ⟹ b − 2 = b 1 ⟹ b 2 − 2 b − 1 = 0
For b > 1 ⟹ b = 1 + 2
For a ( b − 1 ) b = a ( b 1 ) 1 = a b − 2 1 ⟹ a = ( b ( b − 1 ) 1 ) b − 1 1
f ′ ′ ( x ) = ( b ( b − 1 ) ) ( b − 1 b − 2 ) x b − 2 = f − 1 ( x )
and
f ( x ) = ( b ( b − 1 ) 1 ) b − 1 1 x b and f ( x ) = f − 1 ( x ) ⟹
x b − 2 ( ( b ( b − 1 ) 1 ) b − 1 1 x 2 − ( b ( b − 1 ) ) b − 1 b − 2 ) = 0
⟹ x = 0 x = b ( b − 1 ) = 2 + 2 for x ≥ 0 .
The area A = ∫ 0 b ( b − 1 ) f − 1 ( x ) − f ( x ) d x .
∫ 0 b ( b − 1 ) f ( x ) d x = ( b + 1 1 ) ( b ( b − 1 ) 1 ) b − 1 1 ( b ( b − 1 ) ) 2 b + 1 =
( b ( b − 1 ) 1 ) ( ( b ( b − 1 ) 1 ) b − 1 1 ) ( b ( b − 1 ) ) 2 b + 1 ) =
( b ( b − 1 ) 1 ) b − 1 b ( b ( b − 1 ) ) 2 b + 1 = ( b ( b − 1 ) ) 2 ( b − 1 ) b 2 − 2 b − 1 = ( b ( b − 1 ) ) 0 = 1
and
∫ 0 b ( b − 1 ) f − 1 ( x ) d x = b − 1 ( b ( b − 1 ) ) b − 1 b − 2 ( b ( b − 1 ) ) 2 b − 1 =
( b − 1 ) b − 1 − 1 ( b − 1 ) 2 b − 1 ∗ b ( 2 ( b − 1 ) b 2 − 3 ) =
( b − 1 ) 2 ( b − 1 ) b 2 − 2 b − 1 ∗ b ( 2 b − 2 2 b + 1 − 3 ) = ( b − 1 ) 0 ∗ b = b
⟹ A = b − 1 = 1 + 2 − 1 = 2 ≈ 1 . 4 1 4 2 1 .