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数学III / 積分法の応用 / 回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択

まず、この問題から。問題文0≤x≤4で曲線y=√xとx軸に囲まれる部分をx軸のまわりに1回転してできる立体の体積を求めなさい。

回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択

積分法の応用で「回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択」が問われ、式・表・グラフを往復し、変化、交点、値域を判断する型。 最初の一手は「定義域と基準グラフの特徴点を置く」。答えを出したら、「定義域・目盛り・特徴点の漏れ」という間違いがないかを確認します。

見抜き方
積分法の応用で「回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択」が問われ、式・表・グラフを往復し、変化、交点、値域を判断する型。
最初の一手
定義域と基準グラフの特徴点を置く
求めるもの
式・特徴点・変域・最大最小・グラフ
典型的な罠
定義域・目盛り・特徴点の漏れ
到達レベル
基礎〜教科書標準
記事状態
要点・例題・演習 公開済み
01 / QUICK ANSWER

30秒でわかる答え

定義域と基準グラフの特徴点を置く

積分法の応用で「回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択」が問われ、式・表・グラフを往復し、変化、交点、値域を判断する型。 最初の一手は「定義域と基準グラフの特徴点を置く」。答えを出したら、「定義域・目盛り・特徴点の漏れ」という間違いがないかを確認します。

「回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択」または同じ条件が現れる表・式・グラフが与えられる変化・交点・変域を読む
02 / WHY?

なぜそうなる?

WHY

回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択では、なぜこの手順から始めるの?

表・式・グラフは、同じ二つの数量の関係を別の見方で表したものです。三つを往復すると、計算だけでは見落とす変化や範囲を確かめられます。

03 / CORE POINTS

ここだけは押さえる4点

  1. 01

    積分法の応用で「回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択」が問われ、式・表・グラフを往復し、変化、交点、値域を判断する型。

  2. 02

    最初にすること:定義域と基準グラフの特徴点を置く。

  3. 03

    目標:式・特徴点・変域・最大最小・グラフまで、根拠をつないで示す。

  4. 04

    見直し:「定義域・目盛り・特徴点の漏れ」という間違いがないか、元の条件へ戻って確かめる。

04 / WORKED EXAMPLES

考え方がつながる例題3

例題 1 / まず解く

積分法の応用の入口問題

0≤x≤4で曲線y=√xとx軸に囲まれる部分をx軸のまわりに1回転してできる立体の体積を求めなさい。

ヒント・解説を見る

ヒント(√x)²=xです。

  1. V=π∫₀⁴(√x)²dx。
  2. =π∫₀⁴x dx。
  3. =π[x²/2]₀⁴=8π。

答え

確かめ断面積πxは区間内で0以上で、積分値8πも正です。

例題 2 / 定義へ戻る

同じ問題を、定義から考える

【問題文をもう一度】0≤x≤4で曲線y=√xとx軸に囲まれる部分をx軸のまわりに1回転してできる立体の体積を求めなさい。 この問題で使った「回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択」の定義・性質を説明しなさい。

ヒント・解説を見る

ヒント答えの計算ではなく、なぜその手順を使えるかを言葉にします。

  1. xに垂直な断面が半径yの円になると見る。
  2. 断面積πy²をxで積分する。
  3. y²=xに直して計算する。

答えy=f(x)とx軸の間をx軸回転した体積はV=π∫{f(x)}²dxです。

確かめ定義と最初の一手「定義域と基準グラフの特徴点を置く」がつながっているか確認します。

例題 3 / 検算する

問題文の条件へ答えを戻す

【問題文をもう一度】0≤x≤4で曲線y=√xとx軸に囲まれる部分をx軸のまわりに1回転してできる立体の体積を求めなさい。 得た答えが、問題文のすべての条件を満たすことを確かめなさい。

ヒント・解説を見る

ヒント「定義域・目盛り・特徴点の漏れ」が起きていないか、元の数・式・図へ戻します。

  1. 定義域と基準グラフの特徴点を置く
  2. =π∫₀⁴x dx。
  3. =π[x²/2]₀⁴=8π。
  4. 答えを問題文の条件へ戻す

答え

確かめ断面積πxは区間内で0以上で、積分値8πも正です。

05 / PRACTICE

基礎→標準→発展の3段階演習

Q1基礎

【問題文】0≤x≤4で曲線y=√xとx軸に囲まれる部分をx軸のまわりに1回転してできる立体の体積を求めなさい。

答えと解説

(√x)²=xです。 断面積πxは区間内で0以上で、積分値8πも正です。

Q2標準

【同じ問題を説明する】0≤x≤4で曲線y=√xとx軸に囲まれる部分をx軸のまわりに1回転してできる立体の体積を求めなさい。 計算前の判断を三つ、順番に書きなさい。

答えと解説
xに垂直な断面が半径yの円になると見る。 → 断面積πy²をxで積分する。 → y²=xに直して計算する。

y=f(x)とx軸の間をx軸回転した体積はV=π∫{f(x)}²dxです。

Q3発展

【同じ問題を検算する】0≤x≤4で曲線y=√xとx軸に囲まれる部分をx軸のまわりに1回転してできる立体の体積を求めなさい。 「回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択」の定義と問題文の条件を使って、答えが正しい理由を説明しなさい。

答えと解説
8π。断面積πxは区間内で0以上で、積分値8πも正です。

「定義域・目盛り・特徴点の漏れ」を避け、答えを元の条件へ戻すところまでが解答です。

06 / ERROR CLINIC

間違いを、理由から直す

定義域・目盛り・特徴点の漏れ

答えだけを消してやり直すのではなく、最初の一手「定義域と基準グラフの特徴点を置く」へ戻ります。条件を図・表・式へ書き直し、どの行で条件が失われたかを特定してください。

見直しの合言葉

入力の条件、途中の根拠、出力「式・特徴点・変域・最大最小・グラフ」の三つがつながっているかを確認します。

07 / QUESTIONS

よくある「なぜ?」

回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択は何を覚えればよい?

答えの形だけでなく、「定義域と基準グラフの特徴点を置く」という最初の判断と、その理由をセットで覚えます。

途中で分からなくなったら、どこへ戻る?

問題文の条件と、求めるものを分けて書きます。その後「「回転軸に応じた円板・ワッシャー・殻の選択」または同じ条件が現れる」があるかを確認してください。

できたかどうかは、どう判断する?

初見の類題で初手を自分で選び、「定義域・目盛り・特徴点の漏れ」を避けて理由まで説明できれば合格です。