■初等幾何の楽しみ(その149)

 媒介変数表示された曲線の面積の計算方法はいくつか考えられるのですが,

  S=∫ydx=∫yx’dθ

  S=∫xdy=∫xy’dθ

  S=1/2∫(ydx-xdy)=1/2∫(yx’-xy’)dθ

正確にいうとこれらは正しくはありません。

x=f(θ)、y=g(θ)において、θの増す向きが反時計回りのとき,

  S=-∫ydx=-∫yx’dθ

  S=∫xdy=∫xy’dθ

これはまた

  S=1/2∫(xdy-ydx)=1/2∫(xy’-yx’)dθ

ともなる

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 以下の問題でも上述した符号が関係してくる。

放物線扇型をループで近似する。

x=1/5・(t^3-t)

y=1/4・(1-t^2)

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x=(t^3-t)

y=(1-t^2)

∫xdy=∫xy’dt

=∫(t^3-t)・-2・tdt t=[-1,1]

=-2(t^5/5-t^3/3)=8/15

x=1/5・(t^3-t)

y=1/4・(1-t^2)の場合は8/15/20=2/75となる。

また、三角形の高さは3/4

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S=1/√3・(3/4)^2+3・2/75=0.40476

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