3次曲線とその接線で囲まれた部分(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 3次曲線とその接線で囲まれた部分(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
曲線 $y=x^3$ 上の点 $(1,\ 1)$ における接線を $\ell$ とする.曲線と $\ell$ で囲まれた部分の面積を求めよ.
$y'=3x^2$ より $\ell:\ y=3x-2$.$x^3-(3x-2)=x^3-3x+2=(x-1)^2(x+2)$ であるから,曲線と $\ell$ は $x=1$ で接し,$x=-2$ で交わる.$-2\leqq x\leqq 1$ で $x^3\geqq 3x-2$(下図).
\[ S=\int_{-2}^{1}(x^3-3x+2)\,dx=\left[\frac{x^4}{4}-\frac{3}{2}x^2+2x\right]_{-2}^{1}=\left(\frac{1}{4}-\frac{3}{2}+2\right)-(4-6-4)=\frac{27}{4} \]
(公式 $\displaystyle\int_\alpha^\beta(x-\alpha)(x-\beta)^2\,dx=\frac{(\beta-\alpha)^4}{12}$ を用いると $\dfrac{3^4}{12}=\dfrac{27}{4}$)
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