問題を解くのに必要な知識を確認するにはこのグラフ図を利用してください.

不定積分の問題

■問題

次の問題を積分せよ(不定積分).

1 x 2 +5 dx  

■答

log| x+ x 2 +5 |+C         ( C は積分定数)

■ヒント

1 x 2 + A d x = log | x + x 2 + A | + C   (ここを参照)

の公式を用いる.

■解説

1 x 2 +5 dx 


この問題では,公式の A は 5 より,これを公式にあてはめると

= 1 ( x ) 2 +5 dx 

x 2 = ( x ) 2 累 乗を参照)

=log| x+ x 2 +5 |+C  

■別解

1 x 2 +5 dx = 1 5 x 5 2 +1 dx

x 5 =tant 1 2 π<t< 1 2 π )とおき置換積分をする.

x= 5 tant dx dt = 5 cos 2 t dx= 5 cos 2 t dt   tant の微分はここを参照

よって

与式= 1 5 tan 2 t+1 5 cos 2 t dt

= 1 5 1 cos 2 t 5 cos 2 t dt

1 2 π<x< 1 2 π では cosx>0 より,簡単に√を取り除くことができる.

= 1 5 1 cost 5 cos 2 t dt

= 1 cost dt

= 1 2 log 1+sint 1sint +C  この計算はここを参照

sint を変数xで表す.以下のように計算する.

x a =tant より

x 5 2 = tan 2 t= 1 cos 2 t 1  三角関数の相互関係を参照

1 cos 2 t = x 2 5 +1= x 2 +5 5

cos 2 t= 5 x 2 +5

1 sin 2 t= 5 x 2 +5  三角関数の相互関係を参照

sin 2 t=1 5 x 2 +5 = x 2 x 2 +5

sint= x x 2 +5


1+sint 1sint を変数 x で表す.以下のように計算する.

1+sint 1sint = 1+ x x 2 +5 1 x x 2 +5

= x 2 +5 +x x 2 +5 x

= x 2 +5 +x 2 x 2 +5 x x 2 +5 +x

= x 2 +5 +x 2 5 2

= 1 2 log x 2 +5 +x 2 5 +C

= 1 2 log x 2 +5 +x 2 + 1 2 log5+C

=log x 2 +5 +x + C  この対数の計算公式を参照  ・・・・・・(3)

ただし, C = 1 2 log5+C とおいている.

x 2 +5 +x>0 より,絶対値をとらなくてもよい.

■確認問題

求まった答  log| x+ x 2 +5 |+C を微分し,積分前の式   1 x 2 +5  に戻ることを確認しなさい.


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最終更新日: 2024年6月18日

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