(a)
우선 그림으로부터 a>0의 조건을 얻는다. 직선 AB의 방정식 y=ℓ(x)는 다음과 같다.y=ℓ(x)=x2−x1f(x2)−f(x1)(x−x1)+f(x1)
직선 DC와 포물선이 접하는 점의 좌표는 (2x1+x2,f(2x1+x2))이다. 따라서 선분 BC의 길이 L은 다음과 같다.L=ℓ(2x1+x2)−f(2x1+x2)=2f(x1)+f(x2)−f(2x1+x2)=4a(x2−x1)2
그러므로 평행사변형 ACDB의 면적은 a(x2−x1)3/4이다.
직선 AB와 곡선 y=f(x)로 둘러싸인 영역의 면적은 정적분을 이용하여 구하면 a(x2−x1)3/6이다. 그러므로 면적의 비는 2:3이 된다.
(b)
g(x)=anxn+an−1xn−1+⋯+a0 (an=0)라 하면A1=∫0rπ(g(x))2dx=π2n+1an2r2n+1+⋯+πa02r이고A2=π(g(r))2r=πan2r2n+1+⋯+πa02r이다. A1=51A2에서 최고차항의 계수를 비교하면π2n+1an2=π5an2을 얻는다. 따라서 n=2가 된다. 마지막 항의 계수를 비교하면 πa02=51πa02을 얻기 때문에 a0=0이 된다. 그러므로 g(x)=a2x2+a1x의 형태가 된다. 이것을 위의 식에 다시 대입하여 마지막 항의 계수를 다시 비교하면 a1=0이 되어 g(x)=a2x2 (a2>0)의 형태를 얻게 된다.