以下の定積分を計算します。 $\int_{1}^{4} \left( \sqrt[4]{x^3} + \frac{1}{\sqrt{2x}} + (3x)^2 \right) dx$

解析学定積分積分計算関数
2025/7/7

1. 問題の内容

以下の定積分を計算します。
14(x34+12x+(3x)2)dx\int_{1}^{4} \left( \sqrt[4]{x^3} + \frac{1}{\sqrt{2x}} + (3x)^2 \right) dx

2. 解き方の手順

まず、積分を分割して、各項を個別に積分します。
14x34dx+1412xdx+14(3x)2dx\int_{1}^{4} \sqrt[4]{x^3} dx + \int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{2x}} dx + \int_{1}^{4} (3x)^2 dx
それぞれの積分を計算します。
14x34dx=14x34dx=[47x74]14=47(474174)=47(22)7447=47(21441)=47(2721)=47(2321)=47(821)=32247\int_{1}^{4} \sqrt[4]{x^3} dx = \int_{1}^{4} x^{\frac{3}{4}} dx = \left[ \frac{4}{7} x^{\frac{7}{4}} \right]_{1}^{4} = \frac{4}{7} (4^{\frac{7}{4}} - 1^{\frac{7}{4}}) = \frac{4}{7} (2^2)^{\frac{7}{4}} - \frac{4}{7} = \frac{4}{7} (2^{\frac{14}{4}} - 1) = \frac{4}{7} (2^{\frac{7}{2}} - 1) = \frac{4}{7} (2^3 \sqrt{2} - 1) = \frac{4}{7} (8\sqrt{2} - 1) = \frac{32\sqrt{2} - 4}{7}
1412xdx=1214x12dx=12[2x12]14=22(41)=22(21)=22=2\int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{2x}} dx = \frac{1}{\sqrt{2}} \int_{1}^{4} x^{-\frac{1}{2}} dx = \frac{1}{\sqrt{2}} \left[ 2x^{\frac{1}{2}} \right]_{1}^{4} = \frac{2}{\sqrt{2}} (\sqrt{4} - \sqrt{1}) = \frac{2}{\sqrt{2}} (2-1) = \frac{2}{\sqrt{2}} = \sqrt{2}
14(3x)2dx=149x2dx=[3x3]14=3(4313)=3(641)=3(63)=189\int_{1}^{4} (3x)^2 dx = \int_{1}^{4} 9x^2 dx = \left[ 3x^3 \right]_{1}^{4} = 3(4^3 - 1^3) = 3(64 - 1) = 3(63) = 189
したがって、元の積分は
32247+2+189=3224+727+189=39247+189=3924+189(7)7=3924+13237=392+13197\frac{32\sqrt{2} - 4}{7} + \sqrt{2} + 189 = \frac{32\sqrt{2} - 4 + 7\sqrt{2}}{7} + 189 = \frac{39\sqrt{2} - 4}{7} + 189 = \frac{39\sqrt{2} - 4 + 189(7)}{7} = \frac{39\sqrt{2} - 4 + 1323}{7} = \frac{39\sqrt{2} + 1319}{7}

3. 最終的な答え

392+13197\frac{39\sqrt{2} + 1319}{7}

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