問題は、定積分 $\int_{0}^{1} \frac{1}{x+2b} dx$ を計算することです。ただし、$b > 0$です。

解析学定積分積分対数関数積分計算
2025/6/29

1. 問題の内容

問題は、定積分 011x+2bdx\int_{0}^{1} \frac{1}{x+2b} dx を計算することです。ただし、b>0b > 0です。

2. 解き方の手順

まず、不定積分 1x+2bdx\int \frac{1}{x+2b} dx を計算します。
u=x+2bu = x + 2b と置換すると、du=dxdu = dx となります。
したがって、
1x+2bdx=1udu=lnu+C=lnx+2b+C\int \frac{1}{x+2b} dx = \int \frac{1}{u} du = \ln|u| + C = \ln|x+2b| + C
ここで、CC は積分定数です。
次に、定積分 011x+2bdx\int_{0}^{1} \frac{1}{x+2b} dx を計算します。
011x+2bdx=[lnx+2b]01=ln1+2bln2b\int_{0}^{1} \frac{1}{x+2b} dx = [\ln|x+2b|]_{0}^{1} = \ln|1+2b| - \ln|2b|
b>0b > 0 より、1+2b>01+2b > 0 かつ 2b>02b > 0 なので、絶対値を外すことができます。
011x+2bdx=ln(1+2b)ln(2b)\int_{0}^{1} \frac{1}{x+2b} dx = \ln(1+2b) - \ln(2b)
対数の性質 lnalnb=lnab\ln a - \ln b = \ln \frac{a}{b} を使うと、
011x+2bdx=ln(1+2b2b)\int_{0}^{1} \frac{1}{x+2b} dx = \ln\left(\frac{1+2b}{2b}\right)

3. 最終的な答え

ln(1+2b2b)\ln\left(\frac{1+2b}{2b}\right)

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