速度から位置と道のりを求める(数直線)(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 速度から位置と道のりを求める(数直線)(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
数直線上を運動する点 P の時刻 $t$ における速度が $v(t)=t^2-4t+3$ で,時刻 $t=0$ のとき P の座標は $1$ である.
\begin{enumerate}
\item[(1)] 時刻 $t=4$ における P の座標を求めよ.
\item[(2)] $t=0$ から $t=4$ までに P が動く道のりを求めよ.
\end{enumerate}
(1) 時刻 $t$ における P の座標を $x(t)$ とすると
$x(4)=1+\displaystyle\int_0^4(t^2-4t+3)\,dt=1+\left[\frac{t^3}{3}-2t^2+3t\right]_0^4=1+\frac{4}{3}=\frac{7}{3}$
(2) $v(t)=(t-1)(t-3)$ であるから,$0\leqq t\leqq 1$,$3\leqq t\leqq 4$ で $v\geqq 0$,$1\leqq t\leqq 3$ で $v\leqq 0$
\[ \int_0^1v\,dt=\frac{4}{3},\qquad \int_1^3v\,dt=-\frac{4}{3},\qquad \int_3^4v\,dt=\frac{4}{3} \]
よって,求める道のりは
\[ \int_0^4|v|\,dt=\int_0^1v\,dt-\int_1^3v\,dt+\int_3^4v\,dt=\frac{4}{3}+\frac{4}{3}+\frac{4}{3}=4 \]
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