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重要例題 232 媒介変数表示の曲線と面積 (2)
ゆえに
媒介変数tによって, x=2cost-cos2t,
ソ=2sint-sin2t (0StSx) と表される右図の曲線と,
*軸で囲まれた図形の面積Sを求めよ。
とす
ここて
基本228
CHART
lOLUTION
であ
基本例題 228 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xの変化が単調でないとこ
ろがある。
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=to でx座標が最大になると
する),t=π のときの点をCとする。
この問題では点Bを境目として×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y½とすると, 求める面積Sは
また
S
PB
-3
0
で
t=0
D=t。
t=元
曲線が往復
している区間
Cxo
S=dx-dx 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もの値を求めて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,0Stハπ では常に
y20
inf. 0StSx のとき
sint20, cost<1 から
また
y=2sint-sin2t=2sint-2sintcost
=2sint(1-cost)
ソ=2sint(1-cost)20
としても, y20 がわかる。
よって, y=0 とすると
sint=0 または cost=1
0StST から
t=0, π
次に,x=2cost-cos2t から
dx
-=-2sint+2sin2t
dt
=-2sint+2(2sintcost)
=2sint(2cost-1)
0<tく元 において %=0 とすると, sint>0 から
dt
t
0
COst=
ゆえに
t="
よって, x の値の増減は右の表のようになる。
dx
0
dt
x
1
00
|3|0|3|2|