質問<540>
「「面積、定積分」」
日付 2001/6/29
質問者 バナナ


(1)放物線y=\(\frac{1}{4}\)x^2+1に点(1,-1)から2つの接線を引く。
この放物線と2つの接線に囲まれる部分の面積を求めよ

       x
(2)f(X)=∫(x-t)(t-2)dtを満たす関数
       0
f(x)をxの整式で表すと、f(x)=□であり、
f’(x)=□である。

お返事(武田)
日付 2001/7/3
回答者 武田


問1

2本の接線を求めると、
  1
y=─x2 +1を微分して、
  4

   1
y′=─x
   2

A(a,b)とすると、
    1
y-b=─a(x-a)
    2

  1
b=─a2 +1、点(1,-1)を通るから、
  4

   1     1
-1-─a2 -1=─a(1-a)
   4     2

両辺に4を掛けて、
-4-a2 -4=2a(1-a)

2 -2a2 +2a+8=0
-a2 +2a+8=0
2 -2a-8=0
(a-4)(a+2)=0
∴a=4,-2
A(-2,2),B(4,5)

点Aを通る接線の方程式は
y-2=-(x+2)∴y=-x

点Bを通る接線の方程式は
y-5=2(x-4)∴y=2x-3

したがって面積は、

S=S1 +S2

   1  1
1 =∫{(─x2 +1)-(-x)}dx
   -2 4

   1  1
  =∫ (─x2 +x+1)dx
   -2 4

     1   1    1
  =[──x3 +─x2 +x]
    12   2    -2

    1 1   -8  =──+─+1-──+2-2
   12 2   12

    9  6 12
  =──+──+──
   12 12 12

   27
  =──
   12

   4  1
2 =∫{(─x2 +1)-(2x-3)}dx
   1  4

   4  1
  =∫ (─x2 -2x+4)dx
   1  4

     1        4
  =[──x3 -x2 +4x]
    12        1

   64        1
  =──-16+16-──+1-4
   12       12

   64  1 36
  =──-──-──
   12 12 12

   27
  =──
   12

したがって、
  27 27 27 9
S=──+──=──=─ ……(答)
  12 12  6 2

問2
     x
f(x)=∫(x-t)(t-2)dt
     0

     x
    =∫(xt-2x-t2 +2t)dt
     0

      xt2      1     x
    =[───-2xt-─t3 +t2
       2      3     0

     x3      x3
    =──-2x2 -──+x2
     2      3

     1
    =─x3 -x2 ……(答)
     6

      1
f′(x)=─x2 -2x……(答)
      2