y²=f(x) の形の方程式が表す曲線の概形(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: y²=f(x) の形の方程式が表す曲線の概形(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
方程式 $y^2=x^2(1-x^2)$ で表される曲線の概形をかけ.
$x^2(1-x^2)\geqq 0$ より $-1\leqq x\leqq 1$
方程式は $x$ を $-x$,$y$ を $-y$ に変えても変わらないから,曲線は $x$ 軸,$y$ 軸に関して対称である.よって,$0\leqq x\leqq 1$,$y\geqq 0$ の部分 $y=x\sqrt{1-x^2}$ を調べる.
$0<x<1$ で $y'=\sqrt{1-x^2}-\dfrac{x^2}{\sqrt{1-x^2}}=\dfrac{1-2x^2}{\sqrt{1-x^2}}$
$y'=0$ とすると $x=\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ で,このとき $y=\dfrac{1}{\sqrt{2}}\cdot\dfrac{1}{\sqrt{2}}=\dfrac{1}{2}$
\[ \begin{array}{c|ccccc}
x & 0 & \cdots & \frac{1}{\sqrt{2}} & \cdots & 1 \\ \hline
y' & 1 & + & 0 & - & \\ \hline
y & 0 & \nearrow & \frac{1}{2} & \searrow & 0
\end{array} \]
$\displaystyle\lim_{x\to 1-0}y'=-\infty$ であるから,点 $(1,\,0)$ で接線は $y$ 軸に平行.また,原点での接線の傾きは $1$ である.
これを $x$ 軸,$y$ 軸に関して対称に折り返すと,下図のような 8 の字形の曲線になる.
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