以下の6つの定積分を計算する問題です。 (1) $\int_{-1}^{2} x^2 x^3 dx$ (2) $\int_{1}^{2} \frac{1}{x^4} dx$ (3) $\int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{x^3}} dx$ (4) $\int_{0}^{1} x \sqrt{x} dx$ (5) $\int_{-2}^{2} \frac{1}{(x-3)^2} dx$ (6) $\int_{-1}^{1} \sqrt[4]{x+2} dx$

解析学定積分積分計算積分
2025/7/3

1. 問題の内容

以下の6つの定積分を計算する問題です。
(1) 12x2x3dx\int_{-1}^{2} x^2 x^3 dx
(2) 121x4dx\int_{1}^{2} \frac{1}{x^4} dx
(3) 141x3dx\int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{x^3}} dx
(4) 01xxdx\int_{0}^{1} x \sqrt{x} dx
(5) 221(x3)2dx\int_{-2}^{2} \frac{1}{(x-3)^2} dx
(6) 11x+24dx\int_{-1}^{1} \sqrt[4]{x+2} dx

2. 解き方の手順

(1) 12x2x3dx=12x5dx\int_{-1}^{2} x^2 x^3 dx = \int_{-1}^{2} x^5 dx
=[x66]12=266(1)66=64616=636=212 = [\frac{x^6}{6}]_{-1}^{2} = \frac{2^6}{6} - \frac{(-1)^6}{6} = \frac{64}{6} - \frac{1}{6} = \frac{63}{6} = \frac{21}{2}
(2) 121x4dx=12x4dx\int_{1}^{2} \frac{1}{x^4} dx = \int_{1}^{2} x^{-4} dx
=[x33]12=[13x3]12=13(23)13(13)=124+13=1+824=724 = [\frac{x^{-3}}{-3}]_{1}^{2} = [\frac{-1}{3x^3}]_{1}^{2} = \frac{-1}{3(2^3)} - \frac{-1}{3(1^3)} = \frac{-1}{24} + \frac{1}{3} = \frac{-1+8}{24} = \frac{7}{24}
(3) 141x3dx=14x32dx\int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{x^3}} dx = \int_{1}^{4} x^{-\frac{3}{2}} dx
=[x1212]14=[2x12]14=[2x]14=2421=22+2=1+2=1 = [\frac{x^{-\frac{1}{2}}}{-\frac{1}{2}}]_{1}^{4} = [-2x^{-\frac{1}{2}}]_{1}^{4} = [\frac{-2}{\sqrt{x}}]_{1}^{4} = \frac{-2}{\sqrt{4}} - \frac{-2}{\sqrt{1}} = \frac{-2}{2} + 2 = -1 + 2 = 1
(4) 01xxdx=01x32dx\int_{0}^{1} x \sqrt{x} dx = \int_{0}^{1} x^{\frac{3}{2}} dx
=[x5252]01=[25x52]01=25(152)25(052)=250=25 = [\frac{x^{\frac{5}{2}}}{\frac{5}{2}}]_{0}^{1} = [\frac{2}{5} x^{\frac{5}{2}}]_{0}^{1} = \frac{2}{5}(1^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5}(0^{\frac{5}{2}}) = \frac{2}{5} - 0 = \frac{2}{5}
(5) 221(x3)2dx=22(x3)2dx\int_{-2}^{2} \frac{1}{(x-3)^2} dx = \int_{-2}^{2} (x-3)^{-2} dx
=[(x3)11]22=[1x3]22=123123=1115=115=45 = [\frac{(x-3)^{-1}}{-1}]_{-2}^{2} = [\frac{-1}{x-3}]_{-2}^{2} = \frac{-1}{2-3} - \frac{-1}{-2-3} = \frac{-1}{-1} - \frac{-1}{-5} = 1 - \frac{1}{5} = \frac{4}{5}
(6) 11x+24dx=11(x+2)14dx\int_{-1}^{1} \sqrt[4]{x+2} dx = \int_{-1}^{1} (x+2)^{\frac{1}{4}} dx
=[(x+2)5454]11=[45(x+2)54]11=45(1+2)5445(1+2)54=45(354)45(154)=45(354)45=45(3541) = [\frac{(x+2)^{\frac{5}{4}}}{\frac{5}{4}}]_{-1}^{1} = [\frac{4}{5} (x+2)^{\frac{5}{4}}]_{-1}^{1} = \frac{4}{5}(1+2)^{\frac{5}{4}} - \frac{4}{5}(-1+2)^{\frac{5}{4}} = \frac{4}{5}(3^{\frac{5}{4}}) - \frac{4}{5}(1^{\frac{5}{4}}) = \frac{4}{5}(3^{\frac{5}{4}}) - \frac{4}{5} = \frac{4}{5}(3^{\frac{5}{4}}-1)

3. 最終的な答え

(1) 212\frac{21}{2}
(2) 724\frac{7}{24}
(3) 11
(4) 25\frac{2}{5}
(5) 45\frac{4}{5}
(6) 45(3541)\frac{4}{5}(3^{\frac{5}{4}}-1)

「解析学」の関連問題

関数 $f = r \sin^2 \theta$ が与えられており、$x = r \cos \theta$, $y = r \sin \theta$ の関係があります。全微分 $df = a dx +...

偏微分全微分多変数関数関数の微分座標変換
2025/7/3

画像に示された内容は、関数 $(1+x)^{-1/2}$ のマクローリン展開を利用して、$\arcsin x$ の級数展開を求める問題です。具体的には、$(1+x)^{-1/2}$ の一般二項展開から...

級数展開マクローリン展開二項定理積分逆三角関数
2025/7/3

与えられた4階線形非同次微分方程式 $y^{(4)} - 8y'' + 16y = x^2$ を解く問題です。

微分方程式線形微分方程式非同次微分方程式特性方程式一般解特殊解
2025/7/3

1. 関数 $f(x) = 3x^3 + 9x^2 + 5x - 9$ の増減表を作成し、極値およびそのときの $x$ の値を求めます。

増減極値導関数微分最大値最小値
2025/7/3

$x^2 = t - 1$ より、 $t = x^2 + 1$ となります。

媒介変数曲線楕円
2025/7/3

$n$ を2以上の自然数とするとき、以下の2つの不等式を証明します。 (1) $1 - \frac{1}{n} + \frac{1}{n^2} < \frac{1}{1^2} + \frac{1}{2...

不等式級数積分スターリングの近似対数
2025/7/3

$n$を2以上の自然数とするとき、次の二つの不等式を証明する問題です。 (1) $1 - \frac{1}{n} + \frac{1}{n^2} < \frac{1}{1^2} + \frac{1}{...

不等式級数積分対数自然数
2025/7/3

$\lim_{x \to 2} \frac{ax^2 + bx + 1}{x - 2} = 1$ が成り立つような $a$ と $b$ の値を求める問題です。

極限代入因数分解多項式
2025/7/3

$\lim_{x \to 2} \frac{\sqrt{ax + 3} - 1}{x - 2}$ が収束するように $a$ の値を定め、そのときの極限値を求める。

極限有理化ルート不定形
2025/7/3

与えられた極限 $\lim_{x \to -1} \frac{x+1}{x^3-x^2-x+1}$ を計算します。

極限因数分解代入
2025/7/3