関連するページを見るにはこのグラフ図を利用してください．

積分　√(a^2-x^2)

${\displaystyle \int \sqrt{a^2-x^2}dx}$    ${\displaystyle \left(a>0\right)}$

部分積分法より．${\displaystyle f^{\prime }\left(x\right)=1,g\left(x\right)=\sqrt{a^2-x^2}}$とおく．

${\displaystyle =\int 1\cdot \sqrt{a^2-x^2}dx}$

${\displaystyle =x\sqrt{a^2-x^2}-\int \frac{-x^2}{\sqrt{a^2-x^2}}dx}$

${\displaystyle =x\sqrt{a^2-x^2}-\int \frac{a^2-x^2-a^2}{\sqrt{a^2-x^2}}dx}$

${\displaystyle =x\sqrt{a^2-x^2}-\int \sqrt{a^2-x^2}dx}$${\displaystyle +\int \frac{a^2}{\sqrt{a^2-x^2}}dx}$

${\displaystyle =x\sqrt{a^2-x^2}}$${\displaystyle -\int \sqrt{a^2-x^2}dx+a^2{sin}^{-1}\frac{x}{a}}$

${\displaystyle \int \frac{a^2}{\sqrt{a^2-x^2}}dx}$  の積分はここを参照のこと

改めて書き直すと

(1)を${\displaystyle \int \sqrt{a^2-x^2}dx}$  についてとく．

${\displaystyle 2\int \sqrt{a^2-x^2}dx}$${\displaystyle =x\sqrt{a^2-x^2}+a^2{sin}^{-1}\frac{x}{a}}$

${\displaystyle \int \sqrt{a^2-x^2}dx}$${\displaystyle =\frac{1}{2}\left(x\sqrt{a^2-x^2}+a^2{sin}^{-1}\frac{x}{a}\right)}$

積分定数を付け加えると

${\displaystyle \int \sqrt{a^2-x^2}dx}$${\displaystyle =\frac{1}{2}\left(x\sqrt{a^2-x^2}+a^2{sin}^{-1}\frac{x}{a}\right)+C}$  

■置換積分による解法

${\displaystyle x=asin\theta }$     ${\displaystyle \left(-\frac{\pi }{2}<\theta <\frac{\pi }{2}\right)}$  とおくと

${\displaystyle \frac{dx}{d\theta }=acos\theta \to dx=acos\theta }$

となる．よって

与式${\displaystyle =\int \sqrt{a^2-{\left(asin\theta \right)}^2}\cdot acos\theta d\theta }$

${\displaystyle =\int \sqrt{a^2\left(1-sin{\theta }^2\right)}\cdot acos\theta d\theta }$

${\displaystyle =\int \sqrt{a^2{cos}^2\theta }\cdot acos\theta d\theta }$

${\displaystyle -\frac{\pi }{2}<\theta <\frac{\pi }{2}}$  では${\displaystyle cos\theta \geqq 0}$  より，${\displaystyle \sqrt{a^2{cos}^2\theta }=acos\theta }$

よって

${\displaystyle =\int acos\theta \cdot acos\theta d\theta }$

${\displaystyle =\int a^2{cos}^2\theta d\theta }$

${\displaystyle =a^2\int {cos}^2\theta d\theta }$

${\displaystyle =a^2\left(\frac{1}{2}\theta +\frac{1}{4}sin2\theta \right)+C}$

${\displaystyle =a^2\left(\frac{1}{2}\theta +\frac{1}{2}sin\theta cos\theta \right)+C}$

${\displaystyle \int {cos}^2\theta d\theta }$  の積分はここを参照のこと

${\displaystyle sin\theta =\frac{x}{a}}$，${\displaystyle cos\theta =\sqrt{1-{\left(\frac{x}{a}\right)}^2},\theta ={sin}^{-1}\frac{x}{a}}$  より，変数を$\theta$  から$x$  に戻すと

${\displaystyle =\frac{1}{2}\left(x\sqrt{a^2-x^2}+a^2{sin}^{-1}\frac{x}{a}\right)+C}$

　

ホーム>>カテゴリー分類>>積分>>積分の具体事例>>根号を含む積分>積分　√(a^2-x^2)

最終更新日： 2023年10月4日

[ページトップ]

利用規約

google translate (English version)