定積分 $\int_{-\pi}^{\pi} (A\sin(\frac{t}{4}) + B\cos(\frac{t}{3})) dt$ の値を求める。

解析学定積分三角関数奇関数偶関数積分
2025/6/26

1. 問題の内容

定積分 ππ(Asin(t4)+Bcos(t3))dt\int_{-\pi}^{\pi} (A\sin(\frac{t}{4}) + B\cos(\frac{t}{3})) dt の値を求める。

2. 解き方の手順

与えられた定積分を計算するために、まず積分を2つの部分に分けます。
ππ(Asin(t4)+Bcos(t3))dt=ππAsin(t4)dt+ππBcos(t3)dt\int_{-\pi}^{\pi} (A\sin(\frac{t}{4}) + B\cos(\frac{t}{3})) dt = \int_{-\pi}^{\pi} A\sin(\frac{t}{4}) dt + \int_{-\pi}^{\pi} B\cos(\frac{t}{3}) dt
次に、それぞれの積分を計算します。
まず、ππAsin(t4)dt\int_{-\pi}^{\pi} A\sin(\frac{t}{4}) dt を計算します。sin(t4)\sin(\frac{t}{4}) は奇関数であるため、積分区間が対称であることから、この積分は0になります。
ππAsin(t4)dt=0\int_{-\pi}^{\pi} A\sin(\frac{t}{4}) dt = 0
次に、ππBcos(t3)dt\int_{-\pi}^{\pi} B\cos(\frac{t}{3}) dt を計算します。cos(t3)\cos(\frac{t}{3}) は偶関数であるため、積分区間が対称であることから、
ππBcos(t3)dt=20πBcos(t3)dt=2B0πcos(t3)dt\int_{-\pi}^{\pi} B\cos(\frac{t}{3}) dt = 2\int_{0}^{\pi} B\cos(\frac{t}{3}) dt = 2B \int_{0}^{\pi} \cos(\frac{t}{3}) dt
0πcos(t3)dt=[3sin(t3)]0π=3sin(π3)3sin(0)=3320=332\int_{0}^{\pi} \cos(\frac{t}{3}) dt = [3\sin(\frac{t}{3})]_{0}^{\pi} = 3\sin(\frac{\pi}{3}) - 3\sin(0) = 3\cdot\frac{\sqrt{3}}{2} - 0 = \frac{3\sqrt{3}}{2}
したがって、
ππBcos(t3)dt=2B332=33B\int_{-\pi}^{\pi} B\cos(\frac{t}{3}) dt = 2B \cdot \frac{3\sqrt{3}}{2} = 3\sqrt{3}B
したがって、元の積分は
ππ(Asin(t4)+Bcos(t3))dt=0+33B=33B\int_{-\pi}^{\pi} (A\sin(\frac{t}{4}) + B\cos(\frac{t}{3})) dt = 0 + 3\sqrt{3}B = 3\sqrt{3}B

3. 最終的な答え

33B3\sqrt{3}B

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