平面図形の重心を求める問題

■問題

曲線  y= 3 4 x 2 と直線 y=3 と y 軸に囲まれた図形の重心 G の位置を求めよ.ただし,重心の x 座標を x G , y 座標を y G とする.

■答

( x G , y G ) = ( 3 4 , 9 5 )

■ヒント

平面の重心の計算より

x G = 1 S ∫ a b xf( x ) dx

y G = 1 S ∫ c d yg( y ) dy

の公式を用いる.

■解説

●図形の面積Sを求める

図より(面積の求め方は,面積の計算を参照)

S= ∫ 0 2 3− 3 4 x 2 dx 3x− 1 4 x 3 0 2 =6−2 =4  

● x G を求める

x G = 1 S ∫ 0 2 xf( x )dx  

= 1 4 ∫ 0 2 x 3− 3 4 x 2 dx  

= 1 4 ∫ 0 2 3x− 3 4 x 3 dx  

= 1 4 3 2 x 2 − 3 16 x 4 0 2  

= 1 4 6−3  

= 3 4  

● y G を求める

まず, g y を求める.

y= 3 4 x 2 より

x= 2 3 3 y

よって

g y = 2 3 3 y

となる

y G = 1 S ∫ 0 3 yg( y )dy  

= 1 4 ∫ 0 3 y⋅ 2 3 3 y dy  

= 3 6 ∫ 0 3 y 3 2 dy  

= 3 6 2 5 y 5 2 0 3  

= 3 6 ⋅ 2 5 ⋅ 3 5 2  

= 3 6 ⋅ 2 5 ⋅9 3   

= 9 5    

以上より,図形の重心 G の位置は, ( x G , y G ) = ( 3 4 , 9 5 ) となる.

 

ホーム>>カテゴリー分類>>積分>>積分の問題>>定積分の問題>>平面図形の重心を求める問題

学生スタッフ作成
最終更新日: 2023年11月22日