放物線とx軸で囲まれた部分を直線で2等分する(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 放物線とx軸で囲まれた部分を直線で2等分する(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
放物線 $y=x^2-2x$ と $x$ 軸で囲まれた部分の面積を,原点を通る直線 $y=mx$ が 2 等分するとき,定数 $m$ の値を求めよ.
放物線と $x$ 軸で囲まれた部分の面積は $\dfrac{(2-0)^3}{6}=\dfrac{4}{3}$.
放物線と直線 $y=mx$ の交点の $x$ 座標は,$x^2-2x=mx$ すなわち $x\{x-(2+m)\}=0$ より $x=0,\ 2+m$
直線が囲まれた部分を 2 つに分けるのは,原点以外の交点が $0<x<2$ の範囲にあるときであるから $0<2+m<2$ すなわち $-2<m<0$
このとき,$0\leqq x\leqq 2+m$ で直線は放物線の上側にあるから,直線と放物線で囲まれた部分の面積は
\[ \int_0^{2+m}\{mx-(x^2-2x)\}\,dx=-\int_0^{2+m}x\{x-(2+m)\}\,dx=\frac{(2+m)^3}{6} \]
これが全体の半分 $\dfrac{2}{3}$ に等しいから $(2+m)^3=4$,$2+m=\sqrt[3]{4}$.
よって $m=\sqrt[3]{4}-2$($-2<m<0$ を満たす.下図)
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