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微分と積分について

C:y=(4x+1)/√(1-x2) (0≦x<1)について (1)原点を通り,Cに接する直線Lの方程式を求めよ。 (2)Cとy軸および直線Lによって囲まれる部分の面積を求めよ。 について教えてください。

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  • ferien
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回答No.1

>C:y=(4x+1)/√(1-x2) (0≦x<1)について >(1)原点を通り,Cに接する直線Lの方程式を求めよ。 接点をP(p,q)とする。 y'={4√(1-x^2)-(4x+1)(1/2)(1-x^2)^(-1/2)・(-2x)}/(1-x^2)^(3/2) =(x+4)/(1-x^2)^(3/2)より、(1-x^2>0) 直線Lの傾きは(p+4)/(1-p^2)^(3/2) これが原点を通るから、 直線L:y={(p+4)/(1-p^2)^(3/2)}x Pは、Cと直線L上にあるから、 q=(4p+1)/(1-p^2)^(1/2) q={(p+4)/(1-p^2)^(3/2)}・p これらを連立で解くと、 (4p+1)(1-p^2)=p(p+4) 4p^3+4p^2-1=0 (2p-1)(2p^2+2p+1)=0 2p^2+2p+1=2(p+1/2)^2+1/2>0より、 2p-1=0, p=1/2 直線Lの傾き=(1/2+4)/(1-(1/2)^2)^(3/2)=4√3だから、 よって、直線Lの方程式は、y=4√3x >(2)Cとy軸および直線Lによって囲まれる部分の面積を求めよ。 積分範囲は、0≦x≦1/2 積分関数は、C-直線L=(4x+1)/√(1-x^2)-4√3x 面積=∫4xdx/√(1-x^2)+∫dx/√(1-x^2)-∫4√3xdx ∫[0~1/2]4xdx/√(1-x^2) 1-x^2=tとおくと、-2xdx=dt  =∫[1~3/4]2(-dt)/t^(1/2) =2∫[3/4~1]t^(-1/2)dt =2[2t^(1/2)][3/4~1] =4(1-√3/2) =4-2√3 ∫[0~1/2]dx/√(1-x^2) =[sin^-1(x)][0~1/2] =sin^-1(1/2)-sin-^1(0) =(π/6)-0 =π/6 ∫[0~1/2]4√3xdx =4√3[(1/2)x^2][0~1/2] =2√3(1/4-0) =√3/2 よって、 面積=(4-2√3)+π/6-(√3/2) =4-(5√3/2)+π/6 でどうでしょうか?

MIBya
質問者

補足

少し質問させてください。 (1)の「これらを連立すると」の前式の分母が次式に変わるときどのように変わったのか教えてください。

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  • ferien
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回答No.2

ANo.1です。補足について >q=(4p+1)/(1-p^2)^(1/2) >q={(p+4)/(1-p^2)^(3/2)}・p >これらを連立で解くと、 (4p+1)/(1-p^2)^(1/2)={(p+4)/(1-p^2)^(3/2)}・p (4p+1)/(1-p^2)^(1/2)=p(p+4)/(1-p^2)・(1-p^2)^(1/2) 両辺に(1-p^2)^(1/2)を掛けると 4p+1=p(p+4)/(1-p^2) 両辺に(1-p^2)を掛けると >(4p+1)(1-p^2)=p(p+4) になります。

MIBya
質問者

お礼

詳しく教えていただき有り難うございます。

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