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y=2sint-sint (0≧≦) と表される右図の曲線と,
x軸で囲まれた図形の面積Sを求めよ。
重要 例題 160 媒介変数表示の曲線と面積 面
媒介変数によって,x=2cost-cos2t
6
y
CHART & SOLUTION
基本 156
基本例題156 では,tの変化に伴ってxは常に増加したが,
この問題ではの変化が単調でないところがある。
とする
y2
この問題では点Bを境目としてxが増加から減少に変わり
x軸方向について見たときに曲線が往復する区間がある。
したがって, 曲線 AB を y, 曲線 BC を y2 とすると 求め
る面積Sは
右の図のように, t=0 のときの点を A, x座標が最大とな
る点を B(t=tでx座標が最大になるとする),t=xのとoco
きの点をCとする。
B
i-3
0
1
A
xx
t=0
t=to
曲線が往復
している区間
(a>0)
S=Sydx-Sy yi dx
x0
!
ら
と表される。
よって,xの値の増減を調べ,x座標が最大となるときのtの値を求めてSの式を立てる。
また,定積分の計算は,置換積分法によりxの積分からtの積分に直して計算するとよい。
解答
図から,0≦t≦πでは常に
2x-1200=xb (-xhie)
logob
log3-2
『
y≥0
onial
また
y=2sint-sin2t=2sint-2sintcost
-Dial
=2sint(1-cost)
inf. Ost≤ DE
sint≧0, cost ≦1 から
Dy=2sint(1-cost)≥0
としても, y≧0 がわかる。
よって, y=0 とすると
sint = 0 または cost=1
0
から
t=0, π
次に, x=2cost-cos 2t から
から
dxc
== -2sint+2sin2t
dt
D
=2sint+2(2sintcost) (小平 (八
=2sint(2cost-1)
<< において x=0 とすると, sint>0 で
dt
あるから
t 20
π
・・・
cost=
2
ゆ
t=
+
3
0
「
よって、xの値の増減は右の表のようになる。分するよう!
1
XC
->
32
T
←
B