y=x e x (x≥0) の逆関数を y=f(x) とおく.
定積分 ∫ 0 e f(x)dx を求めよ.
e−1
y=x e x (x≥0) の逆関数を 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 は x=y e y (y≥0) と表せるので, x=y e y とおく置換積分をする.
逆関数を 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−{ ( 3e−1 )−2( e 1 − e 0 ) }
=2e−( 3e−1−2e+2 )
=2e−( e+1 )
=e−1
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最終更新日: 2023年11月24日