質問<2167>2005/1/20
from=京
「定積分と面積」


授業でこれが公式だと教わったのですが、
証明方法まではやりませんでした。
自分で解いても分かりません。

y=ax^2+bx+cと、y=px+qの交点(α, )(β, )
S=1/6{|a|(β-α)^3}

y=ax^2+bx+cと、y=px^2+qx+rの交点(α, )(β, )
S=1/6{|a-p|(β-α)^3}

この二つの式の証明を教えてください。

★希望★完全解答★

お便り2005/1/22
from=wakky


(α, )(β, )と書いてますが
交点のy座標は必要ないんですよ。
前半の部分は
a>0ならば放物線が直線より下になり
a<0ならば放物線は直線より上になりますね。
a=0なら放物線にはなりませんね。
もちろん放物線と直線が交わるときですけどね。
定積分で面積を求めるとき
積分区間において
上にある曲線(直線)の方程式から下にある曲線(直線)の方程式を引いて
定積分するでしょう。
それで、方程式
ax^2+bx+c=px+qの二つの解を
α,β(α>β)とすると
この方程式は
a(x-α)(x-β)=0と同値ですね。
つまり
y=a(x-α)(x-β)とx軸で囲まれる面積になるわけです。
この場合
aの符号で上下関係が変るので
どちらでもいいように絶対値をとればいいんです。
(面積は常に正ですから)
つまり
|a|(x-α)(x-β)を
α≦x≦βの区間で定積分すればいいってことです。
それを実際に計算すると(面倒なので自分でやってください)
このような公式が導かれるはずです。

後半は、両方とも二次関数ですね
a=pなら引き算すると二次関数にはなりませんね。
どっちの放物線が上にあるのかは
aとpの大小関係によりますね。
どちらでもいいように絶対値をとるのは前半と同じです。
だから
|a-p|(x-α)(x-β)を
α≦x≦βの区間で定積分すればいいはずです。

実際に展開して積分してみてください。