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次の問題を積分せよ(不定積分).
∫1√x2+5dx∫1√x2+5dx
log|x+√x2+5|+Clog∣∣x+√x2+5∣∣+C ( CC は積分定数)
∫1√x2+Adx∫1√x2+Adx =log|x+√x2+A|+C=log∣∣x+√x2+A∣∣+C (ここを参照)
の公式を用いる.
∫1√x2+5dx∫1√x2+5dx
この問題では,公式の AA は 55より,これを公式にあてはめると
=log|x+√x2+5|+C=log∣∣x+√x2+5∣∣+C
∫1√x2+5dx∫1√x2+5dx =∫1√5√(x√5)2+1dx
x√5=tant ( −12π<t<12π )とおき置換積分をする.
x=√5tant , dxdt=√5cos2t , dx=√5cos2tdt tant の微分はここを参照
よって
与式= ∫1√5√tan2t+1⋅√5cos2tdt
=∫1√5√1cos2t⋅√5cos2tdt
−12π<x<12π では cosx>0 より,簡単に√を取り除くことができる.
=∫1√51cost⋅√5cos2tdt
=∫1costdt
=12log(1+sint1−sint)+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.
xa=tant より
(x√5)2=tan2t=1cos2t−1 三角関数の相互関係を参照
1cos2t=x25+1=x2+55
cos2t=5x2+5
1−sin2t=5x2+5 三角関数の相互関係を参照
sin2t=1−5x2+5=x2x2+5
sint=x√x2+5
1+sint1−sint を変数 x で表す.以下のように計算する.
1+sint1−sint=1+x√x2+51−x√x2+5
=√x2+5+x√x2+5−x
=(√x2+5+x)2(√x2+5−x)(√x2+5+x)
=(√x2+5+x)252
=12log(√x2+5+x)25+C
=12log(√x2+5+x)2+12log5+C
=log(√x2+5+x)+C′ この対数の計算公式を参照 ・・・・・・(3)
ただし, C′=12log5+C とおいている.
√x2+5+x>0 より,絶対値をとらなくてもよい.
求まった答 log|x+√x2+5|+C を微分し,積分前の式 1√x2+5 に戻ることを確認しなさい.
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最終更新日: 2025年3月6日