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なぜ定積分で面積が求められるのか

    Beat Pop (id: 2750) (2024年9月26日21:11)
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    なぜ定積分で面積が求められるのかを説明するとき、よく「この部分をS(t)とすると」などのような意味の文言を目にしますが、定積分で面積が求まるのは、面積が何かしらの関数で表せるということが前提の話ということでしょうか。面積は必ずしも何かしらの関数で表せるのですか?教科書や参考書の説明を見ても分からなかったので質問してみました。教えていただけたら幸いです。 ――追記 自分の悩んでいることをより具体的に申しますと、添付した画像の説明に、赤線で引いたところに「S(t)とする」と書いており、その部分(面積が関数で表せるということ)をうまく飲み込めたら、この説明全体も分かるのですが、納得できていないということです。ご回答よろしくお願いします。

    IMG_20240926_214239~2.jpg

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年9月26日21:29)
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    Beat Pop さん、こんばんは。久しぶりですね! 積分で面積を考える時は、座標平面上になにか曲線があって、「xが定数aから変数tまでの間の面積」を考えますよね。終点tが変化すれば面積は変わります。tをある値に定めれば(たとえばbとか)面積は1つに決まります。だから面積は変化する終端の値tの関数ですよ。 あるいはこういうことかな?面積を作る曲線が直線とか放物線とか円とかじゃなくて、式にできないような変な曲線もあるじゃないか、ということですか?それなのに面積が関数になるのかということでしょうか?たとえ式にかけないような曲線であっても、座標平面上にそれを書けば、xに対応したyの値が1つ決まるので、「式には表わせないけれど関数のグラフであることは確か」なのです。 あなたが疑問に思った面積っていうのがどういう場合のものかが具体的に書いてないので、この説明ではだめかもしれませんね。もう少し具体的な場合の質問の方がいいのですが…。 コメント欄に何か返事を書いてください。よろしく。 ===================== 追記: 画像を見ました。 x軸とグラフと2直線x=aとx=tとで囲まれる部分の面積ですね。 そして、tはここでは変数です。 tが3のときは「x軸とグラフと2直線x=aとx=3とで囲まれる部分の面積」は1つの値が決まります。 たとえばt=3のときS=18とか。 tが4のときは「x軸とグラフと2直線x=aとx=4とで囲まれる部分の面積」は1つの値が決まります。 たとえばt=4のときS=23とか。   …… という風に考えると、tの値によって面積が決まるということですね。 だから「x軸とグラフと2直線x=aとx=tとで囲まれる部分の面積」は「tが変化できることを考えれば」tの関数です。(xの関数ではないです) 面積をSだけで表わしてもいいのですが、tの関数であることをはっきりさせるためS(t)と表記します。 これでどうでしょうか?コメント欄に何か返事を書いてください。
    Beat Pop (id: 2750) (2024年9月26日21:46)
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    くさぼうぼうさんご回答ありがとうございます。コメントでのご指摘を受け、編集してみました。よろしくお願いします。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年9月26日22:06)
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    上の回答に追記しました。読んでください。

    Beat Pop (id: 2750) (2024年9月26日22:31)
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    ご返信と追記ありがとうございます。くさぼうぼうさんの追記のなかで、「面積をSだけで表してもいいのですが」と書いてありますが、ここはS(t)としなければ、赤線で引かれた箇所以降の説明をするにあたって、都合が悪くなりませんか?ご回答よろしくお願いします。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年9月26日23:07)
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    あ、もちろんです。ここではtの関数ととらえなけれは話が進みません。書き方としてはSだけということもありうるが、と言う事でした。y(x)=2x+5でもy=2x+5でも、使う場面で使い分けますよ。

    Beat Pop (id: 2750) (2024年9月27日10:48)
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    ご返信ありがとうございます。その点を確認した上で、お聞きしたいのは、面積は必ずなにかしらの関数で表せるのかということです。これについてのくさぼうぼうさんの回答としては、変数tの値に対応して、面積Sの値が1つに定まるので、面積は関数になるはずだということですか?だとすると、異なるtの値で同じ面積になる場合は無いということですか?

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年9月27日13:32)
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    面積を求めたい図形を座標平面に置いてx座標がaからtまでの面積を考える限り、面積はtの関数ですよ。関数=「一方の値を定めると、それに対応して他方の値がただ一つ定まる関係」ですから。しかし一方の値が異なるときは他方の値も異ならなければならないという縛りはありません。たとえば2次関数。いま考えているような面積の関数は、単調増加関数です。範囲が増えたら面積が減るというようなことはないのでね。面積の関数は異なるtの値に対して同じになることはありえませんね。これで大丈夫ですか?

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