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.

積分の問題(応用)

■問題

y=x e x (x0) 逆関数 y=f(x) とおく.

定積分 0 e f(x)dx を求めよ.


■答

e1


■ヒント

y=x e x (x0) 逆関数 y=f(x) とおいているので, y=f(x)x= f 1 (y)=y e y となる.

よって, 0 e f(x)dx の積分変数 x x=y e y (y0) と表せるので, x=y e y とおく置換積分をする.


■解説

逆関数 y=f(x) とおく.

x=y e y の両辺を y で微分して

dx dy =1 e y +y e y

 = (1+y) e y

dx=(1+y) e y dy

x=y e y において,

x=0 のとき, y=0

x=e のとき, y=1

よって,逆関数の積分範囲は,0から1までとなる.

dx=(1+y) e y dy  と, y=f(x) を代入して,

0 e f (x)dx

= 0 1 y( 1+y ) e y dy

部分積分して,

= [ ( y+ y 2 ) e y ] 0 1 0 1 ( 1+2y ) e y dy

={ ( 1+ 1 2 ) e 1 ( 0+ 0 2 ) e 0 } ( [ ( 1+2y ) e y ] 0 1 0 1 2 e y dy )

=2e{ ( 1+2 ) e 1 ( 1+0 ) e 0 2 [ e y ] 0 1 }

=2e{ ( 3e1 )2( e 1 e 0 ) }

=2e( 3e12e+2 )

=2e( e+1 )

=e1

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最終更新日: 2023年11月24日

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