| (1),(2) 解き方は同じです. ∫1/√(a^2-x^2) dx ,∫√(a^2-x^2) dx のように, ・√がついてる ・√の中身がa^2-x^2 の問題は超頻出で,x=a*sinθ と置換します.(x=a*cosθでも良いが,sinの方が置換後の区間が多少楽)
つまり,(1),(2)ともx=2sinθと置換すると,dx=2cosθ dθ となるので,区間を無視した積分は, ∫{1/(2cosθ)} 2cosθdθ=∫dθ =θ となります. ちなみに,積分区間は,x=2sinθに代入すればよいので,(1)θ:0→π/6,(2)θ:0→π/2です.
(3),(4) 三角関数の高次の積分は,次の2つの形のどちらかを作って,それから積分です.
・三角関数の積がない形 (例:cos^2(x)={cos(2x)+1}/2 etc) ・『sin(x)*{cos(x)の多項式}を作って,t=cos(x)と置換』または『cos(x)*{sin(x)の多項式}を作って,t=sin(x)と置換』 です.
(3)(4)は,両方とも下のパターンです. ちなみに,(4)は上のパターンで,『3倍角の公式cos(3x)=4cos^3(x)-3cos(x) ⇒ cos^3(x)=(1/4)*cos(3x) +(3/4)*cos(x)』としても,積分できます.
(3)は,パターンの形になっているので,t=sin(x)とすると,dt=cos(x) dx なので, ∫[x:0→π/2] sin^2(x)cos(x)dx =∫[t:0→1] t^2 dt となります. (4)は,下のパターンでは,cos^3(x)={1-sin^2(x)}*cos(x)なので,t=sin(x)とすると, ∫[x:0→π/2] cos^3(x) dx =∫[t:0→1] (1-t^2) dt です.
(5) 問題の書き方が少し曖昧ですが,∫(1/x)*log(x) dxですね. x^n*log(x) (n:0も含めた整数)の積分のパターンも決まっています. ・部分積分でx^nを積分,log(x)を微分する (例) ∫(x^2)*log(x) dx = (x^3/3)*log(x) -∫(x^3/3)*(1/x) dx =(x^3/3)*log(x) -(x^3/9) です.
しかし,n=-1のときだけは少し特殊で(やることは同じ!!) ∫(1/x)*log(x)= log(x)*log(x) -∫log(x)*(1/x) dx…@ のように,部分積分の前後で同じ積分が出てきます. このときは,I=∫(1/x)*log(x)とおくと @:I={log(x)}^2 -I ⇒ I=(1/2)*{log(x)}^2 となります.あとは,区間代入です.
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