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定積分と面積の計算問題

定積分を利用して曲線とx軸で囲まれた部分の面積を求める

この単元のポイント

公式と考え方

曲線と xx 軸で囲まれた部分の面積は,定積分で求められます。xx 軸の下側にあるときは,符号に注意します。

  • a≦x≦ba\leqq x\leqq b で f(x)≧0f(x)\geqq 0 のとき,面積は ∫abf(x) dx\int_a^b f(x)\,dx です。
  • f(x)≦0f(x)\leqq 0 の部分では,面積は ∫ab{−f(x)} dx\int_a^b\{-f(x)\}\,dx です。面積は,かならず正の値になります。
  • グラフの概形をかいて,どの区間で上側・下側かを確かめます。
例題と解き方

曲線 y=x2−4y=x^2-4 と xx 軸で囲まれた部分の面積を求めなさい。

  1. x2−4=0x^2-4=0 より x=±2x=\pm 2 で,−2≦x≦2-2\leqq x\leqq 2 では y≦0y\leqq 0 です。
  2. 面積は ∫−22(4−x2) dx=[4x−x33]−22=163+163=323\int_{-2}^{2}(4-x^2)\,dx=\left[4x-\dfrac{x^3}{3}\right]_{-2}^{2}=\dfrac{16}{3}+\dfrac{16}{3}=\dfrac{32}{3} です。
よくある間違い
  • xx 軸の下側の部分を,そのまま積分して,負の面積を答えてしまう。
  • 積分区間を,交点を調べずに決めてしまう。

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