12分の1公式の証明と使い方徹底解剖!記述減点の真相と共通テスト

12分の1公式の証明と使い方徹底解剖!記述減点の真相と共通テスト

12分の1公式の証明と使い方徹底解剖!記述減点の真相と共通テストにまつわる興味深い視点を分かりやすく発信ます。

高校数学の積分面積公式において、最も頻出する「12分の1公式」には、大きく分けて2次関数(放物線)に関するパターンと3次関数に関するパターンの2種類が存在します。受験生がつまずきやすいのは、両者の次数や面積の形が異なる点です。

それぞれの公式の概要と成立条件を整理すると、以下のようになります。

【パターン1:2次関数と2本の接線で囲まれた面積】
放物線 $y = ax^2 + bx + c$ 上の2点 $x = \alpha, \beta$ (ただし $\alpha < \beta$)における2本の接線と、放物線自身で囲まれた部分の面積 $S$ は次の式で求められます。
$$S = \frac{|a|}{12}(\beta - \alpha)^3$$

【パターン2:3次関数と接線で囲まれた面積】
3次関数 $y = ax^3 + bx^2 + cx + d$ と、そのグラフ上の点 $x = \alpha$ における接線が再びグラフと交わる点を $x = \beta$ とするとき、3次関数と接線で囲まれた図形の面積 $S$ は次の式になります。
$$S = \frac{|a|}{12}(\beta - \alpha)^4$$

パターン1は3乗、パターン2は4乗となっている点に注目してください。どちらも分母が「12」であることから通称「12分の1公式(1/12公式)」と呼ばれていますが、扱う図形の幾何学的関係が全く異なるため、混同しないよう正確に整理しておく必要があります。

木村 陽翔
著者

木村 陽翔

デジタルガジェットとスマート家電の検証記事を多数執筆。失敗しないモノ選びを提案します。