高校数学 公式・解法ノート
差がつく

3次関数と接線(1/12公式)

着眼点3次関数と接線の差は a(x-\alpha)^2(x-\beta) に因数分解できる(接点 \alpha が重解)。

\int_\alpha^\beta(x-\alpha)^2(x-\beta)dx=-\frac{(\beta-\alpha)^4}{12}

面積 =\dfrac{|a|}{12}(\beta-\alpha)^4(\alpha:接点、\beta:もう1つの交点)。

例題
1
曲線 y=x^3-3x と、その上の点 (-1,2) における接線で囲まれた部分の面積を求めよ。
解答
y'=3x^2-3 より x=-1 で傾き 0、接線は y=2。
x^3-3x-2=(x+1)^2(x-2) より他の交点は x=2。-1<x<2 では接線が上。 S=\int_{-1}^{2}\{2-(x^3-3x)\}dx=\Big[-\frac{x^4}{4}+\frac{3x^2}{2}+2x\Big]_{-1}^2=6-\Big(-\frac34\Big) 答 \frac{27}{4}(\frac{1}{12}\cdot3^4=\frac{81}{12} と一致)

「積分法(数Ⅱ)」の項目

  1. 不定積分(f'(x) から f(x) を求める)必須
  2. 定積分の計算と偶関数・奇関数必須
  3. 絶対値のついた定積分必須
  4. 文字を含む定積分の最小値差がつく
  5. 面積は「上の式−下の式」を積分必須
  6. 1/6公式(放物線と直線・放物線どうし)必須
  7. 放物線と接線(1/3公式)差がつく
  8. 3次関数と接線(1/12公式)差がつく
  9. 面積を2等分する直線差がつく
  10. 上端・下端が定数 → 定数 k とおく必須
  11. 上端が x → 微分する・x=a を代入する必須
  12. 積分の中に x がある ∫₀ˣ(x-t)f(t)dt差がつく
  13. F(x)=∫ₐˣ f(t)dt の極値・最大最小差がつく
  14. 面積の証明問題(1/6公式を自分で示す・面積が一定を示す)必須
  15. 1/30公式(4次関数と2点で接する直線)不要

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