(x−α)(x−β) の定積分(1/6 公式)(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: (x−α)(x−β) の定積分(1/6 公式)(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
\begin{enumerate}
\item[(1)] 等式 $\displaystyle\int_\alpha^\beta(x-\alpha)(x-\beta)\,dx=-\frac{(\beta-\alpha)^3}{6}$ を証明せよ.
\item[(2)] $\displaystyle\int_{-1}^{3}(x+1)(x-3)\,dx$ を求めよ.
\item[(3)] $\alpha,\ \beta\ (\alpha<\beta)$ を 2 次方程式 $x^2-2x-1=0$ の 2 つの解とするとき,$\displaystyle\int_\alpha^\beta(x^2-2x-1)\,dx$ を求めよ.
\end{enumerate}
(1) $(x-\alpha)(x-\beta)=(x-\alpha)\{(x-\alpha)-(\beta-\alpha)\}=(x-\alpha)^2-(\beta-\alpha)(x-\alpha)$ であるから
\[ \int_\alpha^\beta(x-\alpha)(x-\beta)\,dx=\left[\frac{(x-\alpha)^3}{3}-(\beta-\alpha)\frac{(x-\alpha)^2}{2}\right]_\alpha^\beta=\frac{(\beta-\alpha)^3}{3}-\frac{(\beta-\alpha)^3}{2}=-\frac{(\beta-\alpha)^3}{6} \]
\hfill 〔証明終〕
(2) $-\dfrac{\{3-(-1)\}^3}{6}=-\dfrac{64}{6}=-\dfrac{32}{3}$
(3) $x^2-2x-1=(x-\alpha)(x-\beta)$ で,$\beta-\alpha=(1+\sqrt{2})-(1-\sqrt{2})=2\sqrt{2}$ であるから
\[ -\frac{(2\sqrt{2})^3}{6}=-\frac{16\sqrt{2}}{6}=-\frac{8\sqrt{2}}{3} \]
(この定積分の絶対値は,放物線と $x$ 軸で囲まれた部分の面積を表す.下図)
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