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.

置換積分

■問題

次の計算をせよ(不定積分).

0 1 x 1 x 2 3 d x

■解説動画

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■答

2 35


■ヒント

1 x 2 = t とおき, t の式に変換する. (置換積分法


■解説

0 1 x 1 x 2 3 d x ・・・・・・(1)

1 x 2 = t とおく.  ・・・・・・(2)

両辺を2乗して, 1 x 2 = t 2

x 2 = 1 t 2 ・・・・・・(3)

両辺を x で微分して,

2 x = 2 t d t d x

よって, x d x = t d t ・・・・・・(4)

x の積分範囲より,

x = 0 のとき, t = 1

x = 1 のとき, t = 0

であるから, t の積分範囲は, 1 0 ・・・・・・(5)

(1)の式を変形すると,

0 1 x 1 x 2 3 d x

= 0 1 x 3 1 x 2 3 d x

= 0 1 x 2 1 x 2 3 x d x

ここに(2),(3),(4),(5)を代入して,

1 0 ( 1 t 2 ) t 3 ( t d t )

= 1 0 ( 1 t 2 ) t 4 d t

= 0 1 ( 1 t 2 ) t 4 d t

= 0 1 ( t 4 t 6 ) d t

= [ 1 5 t 5 1 7 t 7 ] 0 1

= ( 1 5 1 5 1 7 1 7 ) ( 1 5 0 5 1 7 0 7 )

= 1 5 1 7

= 2 35

●別解

x=sinθ とおく.ただし, 1 2 πθ 1 2 π

dx dθ =cosθdx=cosθdθ

x:01 のとき, θ:0 π 2

よって

与式 = 0 π 2 sinθ 1 sin 2 θ 3 cosθdθ

= 0 π 2 sinθ cos 2 θ 3 cosθdθ

1 2 πθ 1 2 π のとき, cosθ0 .よって

= 0 π 2 sin 3 θ cos 4 θdθ

= 0 π 2 1 cos 2 θ sinθ cos 4 θdθ

= 0 π 2 cos 4 θ cos 6 θ sinθdθ

cosθ=t とおく.

dt dθ =sinθcosθdθ=dt

θ:0 π 2 のとき, t:10

よって

= 1 0 t 4 t 6 1 dt

= 0 1 t 4 t 6 dt

= 1 5 t 5 1 7 t 7 0 1

= 1 5 1 5 1 7 1 7 1 5 0 5 1 7 0 7

= 1 5 1 7

= 2 35

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最終更新日:2025年9月8日

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