vain ei-negatiivisia arvoja,
so.
, kun
, voidaan kuvaajan
, x-akselin
ja suorien x = a, x = b rajaaman alueen pinta-ala laskea suoraan
integraalista
.
Jos välillä
on
, antaa integraali vastaavan pinta-alan
negatiivisena.
Jos funktio vaihtaa merkkiään välillä
, ottaa integraali x-akselin
ylä- ja alapuolella olevien alueiden alat huomioon positiivisina ja
negatiivisina kuvan osoittamalla tavalla. Jos kaikkien osa-alueiden alat
halutaan positiivisina, on väli
jaettava osiin funktion f
nollakohdissa, laskettava erikseen integraali jokaisen osavälin yli ja
tuloksia yhteenlaskettaessa otettava osaintegraalien merkit huomioon.
Kuvaajan
ja x-akselin väliin jäävä pinta-ala
Usein on yksinkertaisinta ajatella, että laskettava ala jaetaan kapeisiin pystysuoriin suorakulmioihin ja summeerataan näiden pinta-alat positiivisina. Tällöin saadaan Riemannin summa, joka jakoa tihennettäessä, so. suorakulmioita kavennettaessa johtaa määrättyyn integraaliin. Tämä ajattelu toimii myös, kun laskettavana on kahden käyrän väliin jäävä ala.
ja
suoran y = kx + b väliin. Tällöin oletetaan, että vakiot a, k ja b
ovat siten valitut, että suora todella on paraabelin sekantti; oletetaan
lisäksi, että paraabeli aukeaa ylöspäin, ts. a > 0.
Ratkaisemalla yhtälöryhmä

saadaan paraabelin ja suoran leikkauspisteiden x-koordinaateiksi

Tässä
.
Paraabelinsegmentti ja Riemannin summan suorakulmiot
Koska segmentti sijaitsee välillä
ja tällä välillä suora on
paraabelia ylempänä, on kohdassa
sijaitsevan suorakulmion korkeus
ja kanta
, mikä johtaa alaa approksimoivaan
Riemannin summaan
. Jakoa
tihennettäessä tämä lähestyy integraalia

Mekaaninen integraalin laskeminen antaa pinta-alaksi

Tulos on pätevä myös, jos a < 0. Riemannin summassa tosin suorakulmion
korkeus
on tällöin negatiivinen, mutta tästä aiheutuva
merkkivirhe kumoutuu siinä, että rajojen
ja
suuruusjärjestys
muuttuu päinvastaiseksi, kun a < 0.
, kun leikkaava taso on kohdassa
. Jos tässä kohdassa olevan viipaleen paksuus on
, on
viipaleen tilavuus
. Koko kappaleen tilavuutta approksimoi
Riemannin summa
, missä summeeraus ulotetaan
kaikkiin viipaleisiin. Viipaleita ohennettaessa tämä johtaa kappaleen
tilavuutta esittävään määrättyyn integraaliin

missä
ja
ovat kappaleen äärimmäisten pisteiden x-koordinaatit.
Viipaloitu kappale
Yleensä x-akseli mielletään vaakasuoraksi. Edellä olevassa tarkastelussa akselin ei välttämättä tarvitse olla vaakasuora, vaan aivan yhtä hyvin kelpaa minkä suuntainen akseli tahansa, kunhan akselia vastaan kohtisuorien tasoleikkausten pinta-ala on laskettavissa. Yleensä akseliksi on syytä valita jokin suora, jonka suhteen kappale on symmetrinen.
. Mikä on öljyn tilavuus?
Sijoitetaan kolmiulotteinen xyz-koordinaatisto siten, että origo on pallonmuotoisen säiliön keskipisteessä. Symmetria-akseliksi valitaan pystysuora z-akseli.
Pallonmuotoinen öljysäiliö
Korkeudella
oleva vaakasuora tasoleikkaus on tällöin ympyrä, jonka
säde on Pythagoraan mukaan
. Tasoleikkauksen ala on siten
. Vaakasuoran öljyviipaleen tilavuutta esittää
tällöin lauseke
ja koko öljymäärää Riemannin summa
, missä summeerataan kaikki öljykerrokset
huomioon ottaen.
Öljymäärä sijaitsee säiliössä alueella, missä z-koordinaatit ovat välillä
. (Jos h = 0, saadaan vain säiliön alin piste z = -R; jos
h = 2R, on öljyä välillä
, so. koko pallossa.) Riemannin summaa
vastaa tällöin integraali

mikä antaa öljytilavuudeksi

Jos erityisesti h = 2R, saadaan pallon tilavuus
.
,
, x-akselin ympäri,
jolloin syntyy pyörähdyspinta.
Tämän pinta-ala voidaan laskea jakamalla pinta ympyränmuotoisiin suikaleisiin
x-akselia vastaan kohtisuorilla tasoilla. Jokainen suikale on likimain
katkaistu kartio. Tämän ala on
, missä
ja
ovat
ala- ja yläpohjan säteet sekä s sivujanan pituus.
Jos leikkaustasot sijaitsevat kohdissa
, ovat pohjien säteet
ja
. Sivujanan pituus on Pythagoraan mukaan

missä on käytetty differentiaalikehitelmää ja merkintää
.
Summeeraamalla suikaleiden pinta-alat saadaan

Tämä ei ole Riemannin summa (koska funktioiden arvoja on laskettu sekä
pisteessä
että pisteessä
), mutta voidaan kuitenkin osoittaa,
että jakoa tihennettäessä päädytään integraaliin

joka siis esittää pyörähdyspinnan alaa.
pyörähtäessä
x-akselin ympäri välillä
. Koska

saadaan pyörähdyspinnan alaksi

Myös pallon tilavuus voidaan laskea sen pinta-alan perusteella. Pallo jaetaan
tällöin samankeskisiksi pallokuoriksi, joiden paksuus on
. Kuoren
tilavuus on tällöin likimain
, jolloin pallon
tilavuutta approksimoi Riemannin summa
.
Pallon tilavuus saadaan siis integraalista:

Lasku on samanlainen kuin ympyrän alan laskeminen kehän pituuden perusteella. Ei siis myöskään ole sattuma, että pallon pinta-ala on tilavuuden derivaatta!