高校数学 公式・解法ノート
差がつく

放物線と接線(1/3公式)

着眼点接線との差は a(x-\alpha)^2 の形になる。\int(x-\alpha)^2dx=\frac{(x-\alpha)^3}{3} で一発。

\int_\alpha^\beta(x-\alpha)^2dx=\frac{(\beta-\alpha)^3}{3}

2本の接線と放物線で囲まれた面積:接点の x 座標を \alpha,\beta とすると、接線の交点の x 座標は \frac{\alpha+\beta}{2}(真ん中)、面積は \frac{|a|}{12}(\beta-\alpha)^3。

例題
1
放物線 y=x^2、x=1 における接線、y軸で囲まれた部分の面積を求めよ。
解答
接線は y=2x-1。差は x^2-(2x-1)=(x-1)^2。 S=\int_0^1(x-1)^2dx=\Big[\frac{(x-1)^3}{3}\Big]_0^1=0-\Big(-\frac13\Big)答 \frac13
2
放物線 y=x^2 の x=-1,\ x=3 における2本の接線と、放物線で囲まれた部分の面積を求めよ。
解答
接線は y=-2x-1 と y=6x-9。交点は -2x-1=6x-9 より x=1。 S=\int_{-1}^1(x+1)^2dx+\int_1^3(x-3)^2dx=\frac83+\frac83答 \frac{16}{3}(\frac{1}{12}\cdot4^3 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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