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立体の体積の問題
高校二年です。数学苦手で困っています。 数学III積分の初級問題なのですが、わからないところがあり、問題は次のようなものです。 xyz空間のxy平面上に、曲線C:y=x^2,z=0と直線l:y=x+a,z=0がある。ただしaは定数。 aの値を1から、cとlが接するまで変化させる。 cとlの交点を結んだ線分を一辺とする正三角形を、xy平面に垂直になるように作る。 (つまり正三角形の一辺はaの値により変化する。) このとき正三角形が通過してできた立体の体積を求めよ。 この問題の模範解答は、 曲線と直線が接するとき、a=-1/4。(計算は省きました。)よって-1/4<=a<=1。 cとlの交点をむすんだ線分をPQとすると、PQ^2=8a+2。(これも計算は省きました。) 立体をy=-xに垂直な平面で切った切り口は正三角形になる。 y=-x上の点を(-u/√2,u/√2)と置くと、この点がy=x+a上にあるときa=√2u 故に-1/4√2<=u<=1/√2で、もとめる体積は、 ∫(-1/4√2→1/√2)√3/4(8√2u+2)du... となっているのですが、y=-x上の点をなんで(-u/√2,u/√2)とおくのですか? 1/√2が出てくるのはy=x+aとy=-xとy軸とで二等辺直角三角形ができてるので、それが関係あるのかなと思いますが、なぜx座標とy座標の符号がこうなるのかよくわかりません。教えてください。 模範解答より詳しい回答が書ける方はぜひお願いしたいです。 文章わかりづらくてすみません。お願いします。
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- f272
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y= - x の点ですから、 ×≠0 のとき、y/x = -1 これで、同じパラメータ u に対して、xとyとの商が負であることから xとyとは異符号であることが分かります。 もちろん、 (u/√2, -u/√2) とおくことも可能ですね。