部分積分の問題

■問題

次の問題を積分せよ(定積分).

∫ 1 4 x e 3 x d x

■答

1 9 e 3 ( 11 e 9 − 2 )

■ヒント

部分積分法

∫ f ′ ( x ) g ( x ) d x = f ( x ) g ( x ) − ∫ f ( x ) g ′ ( x ) d x

を用いる.

■解説

f ( x ) = e 3 x より, f ′ ( x ) = 1 3 e 3 x

g ( x ) = x より, g ( x ) ′ = 1

として部分積分を行う.

∫ 1 4 x e 3 x d x = ∫ 1 4 x ( 1 3 e 3 x ) ′ d x

= [ x ⋅ 1 3 e 3 x ] 1 4 − ∫ 1 4 ( x ) ′ ⋅ 1 3 e 3 x d x

= 4 3 e 12 − 1 3 e 3 − 1 3 ∫ 1 4 e 3 x d x

= 4 3 e 12 − 1 3 e 3 − 1 3 [ 1 3 e 3 x ] 1 4

= 4 3 e 12 − 1 3 e 3 − 1 3 ( 1 3 e 12 − 1 3 e 3 )

= 4 3 e 12 − 1 3 e 3 − 1 9 e 12 + 1 9 e 3

= 11 9 e 12 − 2 9 e 3

= 1 9 e 3 ( 11 e 9 − 2 )

 

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最終更新日: 2025年3月8日