高校数学 公式・解法ノート
差がつく

媒介変数表示の曲線と面積

着眼点\int y\,dx を t の積分に置換する。x の向きと t の向きの対応(積分範囲)に注意。

S=\int_a^by\,dx=\int_\alpha^\beta y(t)\,\frac{dx}{dt}\,dt
例題
1
サイクロイド x=t-\sin t,\ y=1-\cos t\ (0\le t\le2\pi) と x 軸で囲まれた部分の面積を求めよ。
解答
y\ge0、\frac{dx}{dt}=1-\cos t\ge0 で、x:0\to2\pi と t:0\to2\pi が対応。S=\int_0^{2\pi}(1-\cos t)^2dt=\int_0^{2\pi}\left(1-2\cos t+\frac{1+\cos2t}{2}\right)dt=2\pi+\pi=3\pi答え 3\pi
注意t が増えると x が減る区間では、範囲の上下が逆になる。符号で面積が負になったら範囲を確認。

「積分法(数学Ⅲ)」の項目

  1. 基本の不定積分必須
  2. f(ax+b) の積分必須
  3. f'/f 型・fⁿf' 型(置換を書かない置換)必須
  4. 置換積分(定積分は範囲も置き換える)必須
  5. 部分積分必須
  6. 三角関数の積分(次数下げ・積和・奇関数)必須
  7. 分数関数の積分(割り算・部分分数)差がつく
  8. 定積分で表された関数必須
  9. 区分求積法必須
  10. 定積分と不等式(和を積分で評価)差がつく
  11. 面積必須
  12. 体積(断面積・回転体)必須
  13. 媒介変数表示の曲線と面積差がつく
  14. 曲線の長さ差がつく
  15. バウムクーヘン型の体積公式不要
  16. 斜めの軸(y=x など)のまわりの回転体不要

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