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∫√a2+x2dx∫√a2+x2dx (a>0)(a>0)
∫√a2+x2dx∫√a2+x2dx=∫1⋅√a2+x2dx=∫1⋅√a2+x2dx
部分積分法より.f′(x)=1,g(x)=√a2+x2f′(x)=1,g(x)=√a2+x2とおく.
=x√a2+x2−∫x2√a2+x2dx=x√a2+x2−∫x2√a2+x2dx
=x√a2+x2−∫x2+a2−a2√a2+x2dx=x√a2+x2−∫x2+a2−a2√a2+x2dx
=x√a2+x2−∫√a2+x2dx=x√a2+x2−∫√a2+x2dx+∫a2√a2+x2dx+∫a2√a2+x2dx
=x√a2+x2−∫√a2+x2dx=x√a2+x2−∫√a2+x2dx+a2log|x+√a2+x2|+a2log∣∣x+√a2+x2∣∣
∫a2√a2+x2dx∫a2√a2+x2dx の積分はここを参照のこと
改めて書き直すと
∫√a2+x2dx∫√a2+x2dx=x√a2+x2=x√a2+x2−∫√a2+x2dx−∫√a2+x2dx+a2log|x+√a2+x2|+a2log∣∣x+√a2+x2∣∣
∫√a2+x2dx∫√a2+x2dx について整理すると
積分定数を付け加えると
x=atanθx=atanθ (−π2<θ<π2)(−π2<θ<π2) とおくと
dxdθ=a(sinθcosθ)′=acos2θ+sin2θcos2θdxdθ=a(sinθcosθ)′=acos2θ+sin2θcos2θ=a1cos2θ=a1cos2θ となり,dx=acos2θdθdx=acos2θdθ
よって
与式=∫√a2+(atanθ)2⋅acos2θdθ=∫√a2+(atanθ)2⋅acos2θdθ
=∫√a2(1+tanθ2)⋅acos2θdθ=∫√a2(1+tanθ2)⋅acos2θdθ
=∫√a2cos2θ⋅acos2θdθ=∫√a2cos2θ⋅acos2θdθ
−π2<θ<π2−π2<θ<π2 ではcosθ≧0cosθ≧0 より,√a2cos2θ=acosθ√a2cos2θ=acosθ
よって
=∫acosθ⋅acos2θdθ=∫acosθ⋅acos2θdθ
=∫a2cos3θdθ=∫a2cos3θdθ
=a2∫1cos3θdθ=a2∫1cos3θdθ
∫1cos3θdθ∫1cos3θdθ の積分はここを参照のこと
sinθ=x√a2+x2 , cosθ=a√a2+x2sinθ=x√a2+x2,cosθ=a√a2+x2 より
sinθcos2θ=x√a2+x2⋅1(a√a2+x2)2sinθcos2θ=x√a2+x2⋅1(a√a2+x2)2=xa2⋅√a2+x2=xa2⋅√a2+x2
1+sinθ1−sinθ=1+x√a2+x21−x√a2+x21+sinθ1−sinθ=1+x√a2+x21−x√a2+x2=(1+x√a2+x2)212−(x√a2+x2)2=(1+x√a2+x2)212−(x√a2+x2)2=(√a2+x2+x√a2+x2)2a2+x2−x2a2+x2=(√a2+x2+x√a2+x2)2a2+x2−x2a2+x2=(√a2+x2+xa)2=(√a2+x2+xa)2
これらより,変数をθ からx に戻すと
a22loga は定数なので,積分定数を a22loga+C→C におきなおしている.
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最終更新日: 2023年10月4日