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積分の計算手順

積分の公式ここに集めています.

積分の例題ここに集めています.

1.積分ができる形に式を整える

(1)基本となる関数の積分の和の形に持っていく

  • 基本となる関数f(x)f(x)xαxα  (αα:-1以外の実数)  ,1x1x  ,exex  ,αxαx  ,logxlogx  ,sinxsinx ,cosxcosx  , tanxtanx   ⇒積分の公式で計算できる.
  • f(ax+b)f(ax+b)   (a0)(a0) の場合(ff は基本となる関数):ax+b=tax+b=t とおいて置換積分で解く.実際に計算した例

(2)その他

  • 分数関数

    • 部分分数に分解(部分分数に分解するための手順を参照)
      (例)x(x+1)(x2)x(x+1)(x2) 13·1x+1+23·1x2131x+1+231x2

    • 分子の次数下げ
      (例)2x2+5x+4x+22x+1+2x+22x2+5x+4x+22x+1+2x+2

    • f(x)f(x)dx=log|f(x)|+Cf(x)f(x)dx=log|f(x)|+C  の関係を利用する.ここを参照.

  • 1次無理関数
    指数の形にする.(例) max+bmax+b     (ax+b)1m(ax+b)1m    さらに,ax+b=tax+b=t とおいて置換積分で解く.

  • 高次の三角関数

    • 三角関数の1次化を図る.用いる公式

    • f(sinx)cosxf(sinx)cosx に式を変形し,sinx=tsinx=t  とおく置換積分を行う.
        dtdx=cosxcosxdx=dtdtdx=cosxcosxdx=dt より, f(sinx)cosxdx=f(t)dtf(sinx)cosxdx=f(t)dt 解説と例題

    • f(cosx)sinxf(cosx)sinx に式を変形し,cosx=tcosx=t  とおく置換積分を行う.
        dtdx=sinxsinxdx=dtdtdx=sinxsinxdx=dt より,f(cosx)sinxdx=f(t)dtf(cosx)sinxdx=f(t)dt 解説と例題

    • f(tanx)1cos2xf(tanx)1cos2x  に式を変形し,tanx=ttanx=t  とおく置換積分を行う.
        dtdx=1cos2x1cos2xdx=dtdtdx=1cos2x1cos2xdx=dtより,  f(tanx)1cos2xdx=f(t)dtf(tanx)1cos2xdx=f(t)dt 解説と例題

    • f(sinx,cosx)dxf(sinx,cosx)dxに式を変形し,tanx2=ttanx2=tとおく置換積分を行う. ここを参照

  • 関数の積

    • 部分積分の利用(関数のどちらか一方が微分することにより簡単になる場合に有効)
      (例) xexdxxexdx  xx を微分すると1になる.

    • f(g(x))g(x)dx=f(g(x))+Cf(g(x))g(x)dx=f(g(x))+C の関係を利用する.

    • {f(x)}αf(x)dx={f(x)}α+1α+1{f(x)}αf(x)dx={f(x)}α+1α+1 +C+C この関係はf(x)=tf(x)=t とおいた置換積分で導ける.

  • 関数が複雑

    置換積分を利用する.以下に置換の例を示す.

    • ex=tex=tlogx=tlogx=tsinx=tsinx=tcosx=tcosx=t

    • a2x2a2x2 x=asinθx=asinθ    (π2θπ2)(π2θπ2) ,またはx=acosθx=acosθ    (0θπ)(0θπ)

    • a2+x2a2+x2 x=atanθ(π2<θ<π2)x=atanθ(π2<θ<π2)

    • x2a2x2a2x=acosθ(0θ<π2,π2<θπ)x=acosθ(0θ<π2,π2<θπ)

    • 1a2+x21a2+x2 {x+a2+x2=tx=atanθ(π2<θ<π2)

    • 1x2a2 {x+x2a2=tx=acosθ(0θ<π2,π2<θπ)

    • 1a2+x2x=atanx(π2<θ<π2)

2.定積分の場合,式の特徴による簡素化を図る.

  • 偶関数

    aaf(x)dx=2a0f(x)dx  f(x):偶関数 )

  • 奇関数

    aaf(x)dx=0  f(x):奇関数 )

  • 三角関数の場合は 周期性に着目

    (例)π0sin(πx)dx=π0sinxdx

■積分計算の具体的事例

ここを見てください.対数,三角関数,分数関数などの積分の例題を掲載している.

 

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最終更新日: 2023年7月30日

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