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 d x

■解説動画

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■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 d x

この問題では,公式の A 5 より,これを公式にあてはめると

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

■別解

1 x 2 + 5 d x = 1 5 x 5 2 + 1 d x

x 5 = tan t 1 2 π < t < 1 2 π )とおき置換積分をする.

x = 5 tan t d x d t = 5 cos 2 t d x = 5 cos 2 t d t tan t の微分はここを参照

よって

与式= 1 5 tan 2 t + 1 5 cos 2 t d t

= 1 5 1 cos 2 t 5 cos 2 t d t

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

= 1 5 1 cos t 5 cos 2 t d t

= 1 cos t d t

= 1 2 log 1 + sin t 1 sin t + C この計算はここを参照

sin t を変数 x で表す.以下のように計算する.

x a = tan t 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

sin t = x x 2 + 5


1 + sin t 1 sin t を変数 x で表す.以下のように計算する.

1 + sin t 1 sin t = 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 log 5 + 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 log 5 + 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: 2025年6月9日

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