高校数学Ⅲ
5分で解ける!定積分と面積(1)に関する問題
- 問題
この動画の問題と解説
問題
一緒に解いてみよう
定積分と面積(1)
解説
これでわかる!
問題の解説授業
グラフをかいて,「面積」を考える!
∫0π|cosx|dx の式だけを見て解こうとすると,「cosxが正のときは…,負のときは……」と場合分けがたくさんあり,ややこしいことになってしまいます。ここでは, ∫0π|cosx|dx について,y=|cosx|のグラフをかき,「面積」で考えていく ことにしましょう。
x軸より下側を折り返したグラフ
まずは,0≦x≦πの範囲で,y=|cosx|をかいて,面積を図示しましょう。y=cosxは,(0,1)を出発点とする周期2πの波形グラフです。y=|cosx|は,y=cosxのグラフのうち,x軸よりも下側にある部分をx軸について対称に折り返したグラフとなります。
cosx=0となるのは,x=(π/2)のときなので,上図のようになりますね。この斜線部の面積Sが,∫0π|cosx|dx の値を表します。
(π/2)を分岐点に考える
面積は, (上の曲線)-(下の曲線)の定積分 で計算します。図より, 0≦x≦(π/2) は (上の曲線)-(下の曲線)=cosx ,(π/2)≦x≦π は (上の曲線)-(下の曲線)=-cosx であるとわかります。
よって, (π/2)を分岐点 として,
∫0π|cosx|dx
=∫0(π/2)cosxdx+∫(π/2)π(-cosx)dx
を計算すると,答えが求まりますね。
絶対値がついた関数の定積分は「面積」!
ポイントはつかめましたか? 今回の問題のように,絶対値がついた関数f(x)の定積分∫ab|f(x)|dxは「面積」で考えるようにしましょう。
∫0π|cosx|dx の値を求める問題です。絶対値がついた関数を定積分するパターンになります。