放物線 $y = -x^2 - x + 2$ と $x$ 軸で囲まれた図形の面積を求める問題です。

解析学積分面積放物線定積分
2025/8/5

1. 問題の内容

放物線 y=x2x+2y = -x^2 - x + 2xx 軸で囲まれた図形の面積を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、放物線と xx 軸の交点を求めます。y=0y = 0 とおいて、xx について解きます。
x2x+2=0-x^2 - x + 2 = 0
x2+x2=0x^2 + x - 2 = 0
(x+2)(x1)=0(x + 2)(x - 1) = 0
したがって、x=2,1x = -2, 1 が交点の xx 座標です。
次に、定積分を用いて面積を計算します。放物線が xx 軸の上にある区間(2x1-2 \le x \le 1)で定積分を行います。ただし、放物線は上に凸なので、定積分の値は負になるはずです。したがって、面積を求めるには絶対値を取る必要があります。
21(x2x+2)dx=[13x312x2+2x]21\int_{-2}^{1} (-x^2 - x + 2) dx = \left[-\frac{1}{3}x^3 - \frac{1}{2}x^2 + 2x\right]_{-2}^{1}
=(13(1)312(1)2+2(1))(13(2)312(2)2+2(2))= \left(-\frac{1}{3}(1)^3 - \frac{1}{2}(1)^2 + 2(1)\right) - \left(-\frac{1}{3}(-2)^3 - \frac{1}{2}(-2)^2 + 2(-2)\right)
=(1312+2)(8324)= \left(-\frac{1}{3} - \frac{1}{2} + 2\right) - \left(\frac{8}{3} - 2 - 4\right)
=1312+283+6= -\frac{1}{3} - \frac{1}{2} + 2 - \frac{8}{3} + 6
=9312+8= -\frac{9}{3} - \frac{1}{2} + 8
=312+8= -3 - \frac{1}{2} + 8
=512=10212=92= 5 - \frac{1}{2} = \frac{10}{2} - \frac{1}{2} = \frac{9}{2}
したがって、面積は 92\frac{9}{2} です。

3. 最終的な答え

92\frac{9}{2}

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