放物線と円で囲まれた部分の面積(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 放物線と円で囲まれた部分の面積(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
放物線 $y=x^2$ と円 $x^2+(y-1)^2=1$ について,放物線の上側かつ円の内部にある部分の面積を求めよ.
$x^2=y$ を円の式に代入して $y+(y-1)^2=1$,$y^2-y=0$ より $y=0,\ 1$.交点は $(0,\ 0)$,$(\pm 1,\ 1)$.
円の中心は $(0,\ 1)$,半径 $1$ で,点 $(\pm 1,\ 1)$ は円の左右の端である.$-1\leqq x\leqq 1$ において,放物線は円の下半分より上にあるから,求める部分は放物線(下側)と円の上半分(上側)にはさまれた部分である(下図).
この部分の面積は,「円の上半分の半円 $\left(\dfrac{\pi}{2}\right)$」と「直線 $y=1$ と放物線で囲まれた部分」の和である.後者は
\[ \int_{-1}^{1}(1-x^2)\,dx=\frac{4}{3} \]
よって $S=\dfrac{\pi}{2}+\dfrac{4}{3}$
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