与えられた定積分を計算します。積分は0からπまでの範囲で、被積分関数は$2Asin(\frac{t}{3}) + Bcos(\frac{t}{2})$です。 つまり、 $\int_0^{\pi} (2Asin(\frac{t}{3}) + Bcos(\frac{t}{2})) dt$ を計算します。

解析学定積分積分三角関数
2025/6/26

1. 問題の内容

与えられた定積分を計算します。積分は0からπまでの範囲で、被積分関数は2Asin(t3)+Bcos(t2)2Asin(\frac{t}{3}) + Bcos(\frac{t}{2})です。 つまり、
0π(2Asin(t3)+Bcos(t2))dt\int_0^{\pi} (2Asin(\frac{t}{3}) + Bcos(\frac{t}{2})) dt
を計算します。

2. 解き方の手順

まず、積分を2つに分けます。
0π2Asin(t3)dt+0πBcos(t2)dt\int_0^{\pi} 2Asin(\frac{t}{3}) dt + \int_0^{\pi} Bcos(\frac{t}{2}) dt
次に、それぞれの積分を計算します。
0π2Asin(t3)dt=2A0πsin(t3)dt\int_0^{\pi} 2Asin(\frac{t}{3}) dt = 2A \int_0^{\pi} sin(\frac{t}{3}) dt
u=t3u = \frac{t}{3}と置くと、du=13dtdu = \frac{1}{3} dtより、dt=3dudt = 3 duです。
t=0t = 0のとき、u=0u = 0t=πt = \piのとき、u=π3u = \frac{\pi}{3}となります。
したがって、
2A0πsin(t3)dt=2A0π3sin(u)(3du)=6A0π3sin(u)du2A \int_0^{\pi} sin(\frac{t}{3}) dt = 2A \int_0^{\frac{\pi}{3}} sin(u) (3 du) = 6A \int_0^{\frac{\pi}{3}} sin(u) du
=6A[cos(u)]0π3=6A[cos(π3)(cos(0))]=6A[12+1]=6A(12)=3A= 6A [-cos(u)]_0^{\frac{\pi}{3}} = 6A [-cos(\frac{\pi}{3}) - (-cos(0))] = 6A [ - \frac{1}{2} + 1] = 6A(\frac{1}{2}) = 3A
次に、
0πBcos(t2)dt=B0πcos(t2)dt\int_0^{\pi} Bcos(\frac{t}{2}) dt = B \int_0^{\pi} cos(\frac{t}{2}) dt
v=t2v = \frac{t}{2}と置くと、dv=12dtdv = \frac{1}{2} dtより、dt=2dvdt = 2 dvです。
t=0t = 0のとき、v=0v = 0t=πt = \piのとき、v=π2v = \frac{\pi}{2}となります。
したがって、
B0πcos(t2)dt=B0π2cos(v)(2dv)=2B0π2cos(v)dvB \int_0^{\pi} cos(\frac{t}{2}) dt = B \int_0^{\frac{\pi}{2}} cos(v) (2 dv) = 2B \int_0^{\frac{\pi}{2}} cos(v) dv
=2B[sin(v)]0π2=2B[sin(π2)sin(0)]=2B[10]=2B= 2B [sin(v)]_0^{\frac{\pi}{2}} = 2B [sin(\frac{\pi}{2}) - sin(0)] = 2B [1 - 0] = 2B
したがって、全体の積分は
3A+2B3A + 2B

3. 最終的な答え

3A+2B3A + 2B

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