(1) 関数 $y = \sin x$ ($0 \le x \le \pi$) と x軸で囲まれた部分の面積を求める。 (2) 関数 $y = \sqrt{x}$ ($x \ge 0$), $y = 1$と y軸で囲まれた部分の面積を求める。

解析学積分面積定積分三角関数平方根
2025/3/29

1. 問題の内容

(1) 関数 y=sinxy = \sin x (0xπ0 \le x \le \pi) と x軸で囲まれた部分の面積を求める。
(2) 関数 y=xy = \sqrt{x} (x0x \ge 0), y=1y = 1と y軸で囲まれた部分の面積を求める。

2. 解き方の手順

(1) 求める面積は定積分で計算できる。
S=0πsinxdxS = \int_{0}^{\pi} \sin x \, dx
sinx\sin x の原始関数は cosx-\cos x であるから、
S=[cosx]0π=cosπ(cos0)=(1)(1)=1+1=2S = [-\cos x]_{0}^{\pi} = -\cos \pi - (-\cos 0) = -(-1) - (-1) = 1 + 1 = 2
(2) y=xy = \sqrt{x} より x=y2x = y^2 である。
求める面積は、y軸、曲線 x=y2x = y^2, y=1y = 1 で囲まれた部分の面積である。
したがって、
S=01y2dy=[13y3]01=13(1303)=13S = \int_{0}^{1} y^2 \, dy = [\frac{1}{3}y^3]_{0}^{1} = \frac{1}{3}(1^3 - 0^3) = \frac{1}{3}

3. 最終的な答え

(1) S=2S = 2
(2) S=13S = \frac{1}{3}

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