面積の計算
数学Uで学ぶ微分積分で面積の計算と言ったら、次のような場合が双璧だろう。
これらに対しては何れも次のような公式が知られているので、面積の計算は、ほぼ暗算
で出来るだろう。(もちろん、α 、 β の計算は暗算では出来ないです...(^^;) )
これらの定積分を一般化すれば、次の形の定積分となる。
この右辺の形は、ベータ関数
(ただし、 p>0 、q>0 )
に似ている。
そこで、次のような置換を施せば、 I( m , n ) はベータ関数を用いて表すことができる。
このとき、
において、
であるので、 B( 2 , 2 )=1/6 となり、
が得られる。同様にして、
において、 B( 3 , 2 )=2!/4!=1/12 であるので、
が得られる。
このように統一した考え方をすれば、次のような問題は瞬殺で求まるだろう。
左図のように、4次関数
y=x4−2x3−3x2+6x+3
のグラフと直線 y=2x−1 が2点
( −1 , −3 ) 、 ( 2 , 3 )
で接している。(→参考:「連立方程式の回避」)
このとき、左図の領域の面積を求めよ。
求める面積は、I( 3 , 3 ) なので、
I( 3 , 3 )=(−1)2・{2−(−1)}5・B( 3 , 3 )
=35・2!2!/5!=81/10
である。
(コメント) こんなに簡単に求まってしまうなんて...。