放物線 $y = \frac{1}{2}x^2$ と、直線 $x = 4$ 、およびx軸で囲まれた影のついた三角形(実際には三角形ではなく、放物線と直線で囲まれた図形)の面積を求める問題です。

解析学積分面積放物線定積分
2025/8/7

1. 問題の内容

放物線 y=12x2y = \frac{1}{2}x^2 と、直線 x=4x = 4 、およびx軸で囲まれた影のついた三角形(実際には三角形ではなく、放物線と直線で囲まれた図形)の面積を求める問題です。

2. 解き方の手順

求めたい面積は、直線 x=4x=4 とx軸、y軸で囲まれた長方形の面積から、放物線 y=12x2y = \frac{1}{2}x^2 とx軸、直線 x=4x=4 で囲まれた部分の面積を引くことで求めることができます。
まず、点Aの座標を求めます。点Aは放物線 y=12x2y = \frac{1}{2}x^2 と直線 x=4x = 4 の交点なので、放物線の式に x=4x = 4 を代入します。
y=12(4)2=12×16=8y = \frac{1}{2}(4)^2 = \frac{1}{2} \times 16 = 8
したがって、点Aの座標は (4, 8) です。
次に、長方形の面積を計算します。長方形の底辺の長さは4、高さは8なので、面積は
4×8=324 \times 8 = 32
です。
次に、放物線 y=12x2y = \frac{1}{2}x^2 とx軸、直線 x=4x=4 で囲まれた部分の面積を計算します。これは定積分で求められます。
S=0412x2dxS = \int_{0}^{4} \frac{1}{2}x^2 dx
積分を計算します。
S=1204x2dx=12[13x3]04=12(13(4)313(0)3)=12×643=323S = \frac{1}{2} \int_{0}^{4} x^2 dx = \frac{1}{2} \left[ \frac{1}{3}x^3 \right]_{0}^{4} = \frac{1}{2} \left( \frac{1}{3}(4)^3 - \frac{1}{3}(0)^3 \right) = \frac{1}{2} \times \frac{64}{3} = \frac{32}{3}
最後に、求める影のついた部分の面積は、長方形の面積から放物線とx軸で囲まれた部分の面積を引いたものです。
32323=963323=64332 - \frac{32}{3} = \frac{96}{3} - \frac{32}{3} = \frac{64}{3}

3. 最終的な答え

643\frac{64}{3}

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