平面上の運動の道のり(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 平面上の運動の道のり(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
座標平面上を運動する点 P の時刻 $t$ における座標が $(e^t\cos t,\,e^t\sin t)$ で表されている.$t=0$ から $t=2\pi$ までに P が動く道のりを求めよ.
$x=e^t\cos t$,$y=e^t\sin t$ とすると
$\dfrac{dx}{dt}=e^t(\cos t-\sin t)$,$\dfrac{dy}{dt}=e^t(\sin t+\cos t)$ より
\[ \left(\frac{dx}{dt}\right)^2+\left(\frac{dy}{dt}\right)^2=e^{2t}\{(\cos t-\sin t)^2+(\sin t+\cos t)^2\}=2e^{2t} \]
$e^t>0$ であるから,求める道のりは
\[ \int_0^{2\pi}\sqrt{2}\,e^t\,dt=\sqrt{2}\left(e^{2\pi}-1\right) \]
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