学習環境
- Surface 3 (4G LTE)、Surface 3 タイプ カバー、Surface ペン(端末)
- Windows 10 Pro (OS)
- 数式入力ソフト(TeX, MathML): MathType
- MathML対応ブラウザ: Firefox、Safari
- MathML非対応ブラウザ(Internet Explorer, Microsoft Edge, Google Chrome...)用JavaScript Library: MathJax
- 参考書籍
数学読本〈5〉微分法の応用/積分法/積分法の応用/行列と行列式(松坂 和夫(著)、岩波書店)の第20章(面積、体積、長さ - 積分法の応用)、20.1(面積)、面積の公式、問8.を取り組んでみる。
-
Aにおける放物線の接線の方程式。
Bにおける放物線の接線の方程式。
点Qを求める。
よって、点MとQのx座標は等しいので、MとQを結ぶ直線MQは放物線の軸と平行である。
線分MQの中点。
よって、直線MQと放物線の交点Pは線分MQの中点である。
点A、Bを通る直線の方程式。
放物線と弦ABで囲まれる図形の面積。
直線AQの方程式。
点Pは線分MQの中点なので、△PABの面積は三角形QABの面積の半分。
コード(Emacs)
Python 3
#!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- from sympy import pprint, symbols, Derivative, solve print('8.') x, a, b = symbols('x a b') f = x ** 2 M = ((a + b) / 2, f.subs({x: (a + b) / 2})) f1 = Derivative(f, x, 1) fa = f1.subs({x: a}) * (x - a) + f.subs({x: a}) fb = f1.subs({x: b}) * (x - b) + f.subs({x: b}) Qx = solve(fa - fb, x)[0] Q = (Qx, fa.subs({x: Qx})) for t in [M, Q]: pprint(t[0].doit().factor())
入出力結果(Terminal, Jupyter(IPython))
$ ./sample8.py 8. a + b ───── 2 a + b ───── 2 $
HTML5
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JavaScript
let div0 = document.querySelector('#graph0'), pre0 = document.querySelector('#output0'), width = 600, height = 600, padding = 50, btn0 = document.querySelector('#draw0'), btn1 = document.querySelector('#clear0'), input_r = document.querySelector('#r0'), input_dx = document.querySelector('#dx'), input_x1 = document.querySelector('#x1'), input_x2 = document.querySelector('#x2'), input_y1 = document.querySelector('#y1'), input_y2 = document.querySelector('#y2'), input_a0 = document.querySelector('#a0'), input_b0 = document.querySelector('#b0'), inputs = [input_r, input_dx, input_x1, input_x2, input_y1, input_y2, input_a0, input_b0], p = (x) => pre0.textContent += x + '\n', range = (start, end, step=1) => { let res = []; for (let i = start; i < end; i += step) { res.push(i); } return res; }; let f = (x) => x ** 2, f1 = (x) => 2 * x, g = (x0) => (x) => f1(x0) * (x - x0) + f(x0); let draw = () => { pre0.textContent = ''; let r = parseFloat(input_r.value), dx = parseFloat(input_dx.value), x1 = parseFloat(input_x1.value), x2 = parseFloat(input_x2.value), y1 = parseFloat(input_y1.value), y2 = parseFloat(input_y2.value), a0 = parseFloat(input_a0.value), b0 = parseFloat(input_b0.value); if (r === 0 || dx === 0 || x1 > x2 || y1 > y2) { return; } let points = [], fa = g(a0), fb = g(b0), lines = [[a0, f(a0), b0, f(b0), 'blue'], [a0, f(a0), 0, 0, 'blue'], [0, 0, b0, f(b0), 'blue']], fns = [[f, 'green']], fns1 = [[fa, 'blue'], [fb, 'blue']], fns2 = []; fns.forEach((o) => { let [fn, color] = o; for (let x = x1; x <= x2; x += dx) { let y = fn(x); if (Math.abs(y) < Infinity) { points.push([x, y, color]); } } }); fns1.forEach((o) => { let [fn, color] = o; lines.push([x1, fn(x1), x2, fn(x2), color]); }); fns2.forEach((o) => { let [fn, color] = o; for (let x = x1; x <= x2; x += dx0) { let g = fn(x); lines.push([x1, g(x1), x2, g(x2), color]); } }); let xscale = d3.scaleLinear() .domain([x1, x2]) .range([padding, width - padding]); let yscale = d3.scaleLinear() .domain([y1, y2]) .range([height - padding, padding]); let xaxis = d3.axisBottom().scale(xscale); let yaxis = d3.axisLeft().scale(yscale); div0.innerHTML = ''; let svg = d3.select('#graph0') .append('svg') .attr('width', width) .attr('height', height); svg.selectAll('line') .data([[x1, 0, x2, 0], [0, y1, 0, y2]].concat(lines)) .enter() .append('line') .attr('x1', (d) => xscale(d[0])) .attr('y1', (d) => yscale(d[1])) .attr('x2', (d) => xscale(d[2])) .attr('y2', (d) => yscale(d[3])) .attr('stroke', (d) => d[4] || 'black'); svg.selectAll('circle') .data(points) .enter() .append('circle') .attr('cx', (d) => xscale(d[0])) .attr('cy', (d) => yscale(d[1])) .attr('r', r) .attr('fill', (d) => d[2] || 'green'); svg.append('g') .attr('transform', `translate(0, ${height - padding})`) .call(xaxis); svg.append('g') .attr('transform', `translate(${padding}, 0)`) .call(yaxis); [fns, fns1, fns2].forEach((fs) => p(fs.join('\n'))); }; inputs.forEach((input) => input.onchange = draw); btn0.onclick = draw; btn1.onclick = () => pre0.textContent = ''; draw();
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