Feladat: F.1703 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Füzet: 1970/november, 125 - 126. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Határozott integrál, Parabola egyenlete, Terület, felszín, Parabola, mint kúpszelet, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1970/február: F.1703

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Minden parabola hasonló (egyetlen lineáris adat határozza meg, a fókusznak a vezéregyenestől való távolsága), ezért elég az állítást az y=x2 egyenletű parabolára igazolni. Ennek vezéregyenese párhuzamos az x tengellyel, azt kell tehát belátnunk, hogy ha egy változó helyzetű húr M, N végpontjainak abszcisszái m és m+a, vagyis a kérdéses vetület hossza a, ahol a pozitív állandó, m pedig tetszés szerinti érték, akkor a húr által lemetszett parabolaszelet területe nem függ m-től.
Legyen M, N vetülete az x tengelyen M', N', akkor a szelet területe egyenlő a húr alatti MNN'M' trapéz és az MN parabolaív alatti, ugyanezen csúcsokkal bíró görbe vonalú trapéz területének különbségével. (Amennyiben M vagy N a parabola csúcsában van, akkor trapézok helyett háromszögekről van szó, de ez a további számítást nem módosítja.)

 

 

A trapéz területe, mivel párhuzamos oldalai az M'M=m2  és  N'N= =(m+a)2 ordináták, magassága (szélessége) a,
MNN'M'=a2(2m2+2am+a2)=am2+a2m+a32,
a görbe vonalú trapéz területe pedig
mm+ax2dx=13[(m+a)3-m3]=am2+a2m+a33,
tehát a szelet területe a36, valóban nem függ m-től. Az állítást bebizonyítottuk.
 

Megjegyzés. Természetesen a húr alatti trapéz területét is számíthattuk volna integrállal. A húr a
h(x)=m2+(m+a)2-m2a(x-m)
függvény képe, így
t=mm+a(h(x)-x2)dx.