曲線 $y = \sqrt{x+2}$、x軸、y軸で囲まれた図形の面積を求める問題です。積分を用いて面積を計算します。

解析学積分面積定積分置換積分関数のグラフ
2025/6/7

1. 問題の内容

曲線 y=x+2y = \sqrt{x+2}、x軸、y軸で囲まれた図形の面積を求める問題です。積分を用いて面積を計算します。

2. 解き方の手順

まず、積分範囲を決定します。y軸との交点は x=0x=0 なので、積分の下限は0です。x軸との交点は y=0y=0 となる点なので、x+2=0\sqrt{x+2} = 0 より x=2x=-2 ですが、積分範囲はy軸との交点から始まるので考える必要はありません。
y=x+2y= \sqrt{x+2}y=0y=0 の交点は x=2x = -2 なので、xx の範囲は 2x0-2 \leq x \leq 0 の区間で考える必要があります。
問題文より、積分範囲は A-A から BB とあり、図から判断すると、A=2A = 2B=0B = 0 であり、面積 SS
S=20x+2dxS = \int_{-2}^{0} \sqrt{x+2} dx
で表されます。
次に、不定積分を計算します。t=x+2t = x+2 と置換すると、dt=dxdt = dx となり、x=2x = -2 のとき t=0t=0x=0x=0 のとき t=2t=2 となります。
S=02tdt=02t1/2dt=[23t3/2]02=23(23/2)23(03/2)=23(22)=423S = \int_0^2 \sqrt{t} dt = \int_0^2 t^{1/2} dt = \left[ \frac{2}{3} t^{3/2} \right]_0^2 = \frac{2}{3} (2^{3/2}) - \frac{2}{3}(0^{3/2}) = \frac{2}{3} (2 \sqrt{2}) = \frac{4 \sqrt{2}}{3}
したがって、
20x+2dx=[23(x+2)3/2]20=23(0+2)3/223(2+2)3/2=23(22)=423\int_{-2}^{0} \sqrt{x+2} dx = \left[ \frac{2}{3} (x+2)^{3/2} \right]_{-2}^0 = \frac{2}{3} (0+2)^{3/2} - \frac{2}{3}(-2+2)^{3/2} = \frac{2}{3} (2\sqrt{2}) = \frac{4\sqrt{2}}{3}
C=2C = 2
D=3D = 3
E=x+2E = x+2
F=3F = 3
G=2G = 2
I=0I = 0
H=2H = -2
J=4J = 4
K=2K = 2
L=3L = 3

3. 最終的な答え

423\frac{4\sqrt{2}}{3}

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