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曲線の長さの計算問題

直線の曲線の長さの公式を使って長さを求める(4択)

この単元のポイント

公式と考え方

曲線 y=f(x)y=f(x) の,a≦x≦ba\leqq x\leqq b の部分の長さは,L=∫ab1+{f′(x)}2 dxL=\int_a^b\sqrt{1+\{f'(x)\}^2}\,dx で求められます。

  • L=∫ab1+{f′(x)}2 dxL=\int_a^b\sqrt{1+\{f'(x)\}^2}\,dx です。
  • 直線 y=mx+ny=mx+n の場合は,f′(x)=mf'(x)=m なので,L=1+m2 (b−a)L=\sqrt{1+m^2}\,(b-a) となります。
  • 三平方の定理から,微小な線分の長さを足し合わせた,と考えます。
例題と解き方

直線 y=2x (0≦x≦3)y=2x\ (0\leqq x\leqq 3) の長さを求めなさい。

  1. f′(x)=2f'(x)=2 なので,L=∫031+4 dxL=\int_0^3\sqrt{1+4}\,dx です。
  2. 5×3=35\sqrt{5}\times 3=3\sqrt{5} です(2点 (0,0)(0,0),(3,6)(3,6) の距離と一致)。
よくある間違い
  • 根号の中の 11 を,忘れる。
  • f′(x)f'(x) ではなく,f(x)f(x) を代入してしまう。

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