媒介変数表示の曲線と y=f(x) の曲線の長さ(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 媒介変数表示の曲線と y=f(x) の曲線の長さ(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
次の曲線の長さを求めよ.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $x=t-\sin t$,$y=1-\cos t\ (0\leqq t\leqq 2\pi)$
\item[(2)] $y=\dfrac{2}{3}x\sqrt{x}\ (0\leqq x\leqq 3)$
\end{enumerate}
(1) $\dfrac{dx}{dt}=1-\cos t$,$\dfrac{dy}{dt}=\sin t$ より
\[ \left(\frac{dx}{dt}\right)^2+\left(\frac{dy}{dt}\right)^2=2-2\cos t=4\sin^2\frac{t}{2} \]
$0\leqq t\leqq 2\pi$ で $\sin\dfrac{t}{2}\geqq 0$ であるから
\[ L=\int_0^{2\pi}2\sin\frac{t}{2}\,dt=\left[-4\cos\frac{t}{2}\right]_0^{2\pi}=8 \]
(2) $y'=\sqrt{x}$ であるから
\[ L=\int_0^3\sqrt{1+(y')^2}\,dx=\int_0^3\sqrt{1+x}\,dx=\left[\frac{2}{3}(1+x)^{\frac{3}{2}}\right]_0^3=\frac{2}{3}(8-1)=\frac{14}{3} \]
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