不定積分の問題

■問題

次の問題を積分せよ(不定積分).

∫ tan x d x

■解説動画

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■答

− log | cos x | + C ( C は積分定数)

■ヒント

基本となる関数の積分より

∫ 1 x d x = log | x | + C ( C は積分定数) ・・・・・・(1)

の公式を用いる.

■解説

∫ tan x d x

tan x = sin x cos x の関係を利用し, cos x = t と置く(置換積分の詳細は置換積分法を参照).

d t d x = − sin x →  sin x d x = − d t

与式 = ∫ sin x cos x d x

= ∫ 1 t − 1 d t

( cos x = t , sin x d x = − d t を与式に代入した)

= − ∫ 1 t d t

= − log | t | + C

((1)より)

= − log | cos x | + C ( C は積分定数)

( t = cos x より変数を t から x 元に戻した)

●別解

tanx=t とおく.

dt dx = 1 cos 2 x =1+ tan 2 x =1+ t 2 →dx= 1 1+ t 2 dt (参考: 1 + tan 2 x = 1 cos 2 x )

与式 = ∫ t⋅ 1 1+ t 2 dt

= 1 2 ∫ ⋅ 2t 1+ t 2 dt

= 1 2 log 1+ t 2 +C

( ∫ f ′ ( x ) f ( x ) d x = log | f ( x ) | + C の公式を利用した)

= 1 2 log 1+ tan 2 x +C

= 1 2 log 1 cos 2 x +C

= 1 2 log cosx −2 +C

( log a R t = t log a R の公式を利用した)

=−log cosx +C

 

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最終更新日: 2025年9月15日