121217
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放物線\(C:\ y=x^2-3x+4\)とこの放物線の接線うち原点を通る直線,および\(y\)軸で囲まれた部分の面積 を求める問題
簡単のために接線の傾きは正とする。
グラフ
面積は,
線分の長さに重みをつけて足し合わせればよい。

まず接線の方程式を求めよう。

\(f(x)=x^2-3x+4\)
\(f^\prime(x)=2x-3\)
接点をA \((t,f(t))\) として,
Aにおける接線の方程式は, \(\ell:\ y=(2t-3)x-t^2+4\)

接線の方程式は直線の方程式なので,
右辺は \(x\) についての1次式であることが,わかるように整理するとよい。

\(\ell\)は原点を通る, しかも傾きは正であるから,\(t=2\)
すなわち,\(\ell: y=x\)
積分する式は,
\(f(x)-x=(x^2-3x+4)-x=(x-2)^2\)
完全平方式になるのは偶然ではない。 (理由はここ)
このように,問題を解くときには,
流れを作っておいて,
計算は必要に応じて行うほうがよい。
したがって,求める面積\(S\)は,
\(\displaystyle{S=\int_0^2\ (x-2)^2\ dx}\)
有名な公式により,
\(\displaystyle{S=\int_0^2\ (x-2)^2\ dx=\left[\frac{1}{3}(x-2)^3\right]_0^2}\) \(=\dfrac{8}{3}\)