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■43495 / inTopicNo.1)  三角関数の積分区間
  
□投稿者/ pedant 一般人(1回)-(2011/02/23(Wed) 09:53:37)
    置換積分について質問させていただきます。

    1/sin(x+π/4)を0からπ/2まで積分しようとしています。
    まずはx+π/4=tとでも置いて、tの範囲をπ/4から3π/4へと変換します。
    すると被積分関数は
    1/sin(t)となります。

    更に私は1/sin(t)=sin(t)/(1−(cos(t))^2)とし、cos(t)=kとおいて
    kの範囲を1/√2から−1/√2として積分しました。これはこれで解決
    なのですが、もしcos(t)=kではなくわざわざsin(t)=kとした場合、
    積分区間が1/√2から1/√2となってしまいます。
    どうしてもsinで置換したい場合はどのように考えればよいのでしょうか。
    置換積分の原理は分かっているはずなのですが悩んでいます。教えていた
    だけないでしょうか。
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■43496 / inTopicNo.2)  Re[1]: 三角関数の積分区間
□投稿者/ X 付き人(50回)-(2011/02/23(Wed) 12:20:36)
    2011/02/23(Wed) 13:34:07 編集(投稿者)

    sint=k
    と置くと
    costdt=dk
    となりますがここで問題になるのはcostの符号です。
    t:π/4→π/2のときcost=√(1-k^2)
    t:π/2→3π/4のときcost=-√(1-k^2)
    ∴∫[π/4→3π/4]dt/sint=∫[1/√2→1]dk/{k√(1-k^2)}-∫[1→1/√2]dk/{k√(1-k^2)}
    =2∫[1/√2→1]dk/{k√(1-k^2)}
    となります。
    なぜこんなことが起きるかですが、
    t:π/4→3π/4においてkはtに対して単調ではない
    ことに起因しています。
    ですのでこの種の積分に置換積分を適用する場合は、
    (i)積分範囲を置換に関して単調になるように分割する
    (ii)積分範囲において単調になるような置換を選ぶ
    ということになります。
引用返信/返信 [メール受信/OFF] 削除キー/
■43497 / inTopicNo.3)  Re[2]: 三角関数の積分区間
□投稿者/ pedant 一般人(2回)-(2011/02/23(Wed) 17:09:30)
    なるほど、cos(t)=±√(1-sin(t)^2)というように±がつくわけだから
    場合分けがいるということですね。
    ありがとうございました。


解決済み!
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