問題は、分数 $\frac{x^{n+1}}{n+1}$ の式が与えられており、$n$ は自然数であるという条件が示されています。この式に対して、特に行うべき計算や操作は明示されていません。しかし、通常、このような問題では、この式を何らかの形で扱うことが求められます。例えば、積分、微分、あるいは特定の$n$に対する値を求めるなどです。ここでは、積分を求めることにします。

解析学積分不定積分累乗変数変換
2025/7/7

1. 問題の内容

問題は、分数 xn+1n+1\frac{x^{n+1}}{n+1} の式が与えられており、nn は自然数であるという条件が示されています。この式に対して、特に行うべき計算や操作は明示されていません。しかし、通常、このような問題では、この式を何らかの形で扱うことが求められます。例えば、積分、微分、あるいは特定のnnに対する値を求めるなどです。ここでは、積分を求めることにします。

2. 解き方の手順

積分を求めることを前提として、不定積分を計算します。
xn+1n+1dx\int \frac{x^{n+1}}{n+1} dx
nn は自然数なので、n+1n+1 は定数です。したがって、xn+1x^{n+1} を積分します。
積分公式 xkdx=xk+1k+1+C\int x^k dx = \frac{x^{k+1}}{k+1} + C (ただし、k1k \neq -1)を利用します。
この場合、k=n+1k = n+1 なので、
xn+1dx=xn+1+1n+1+1+C=xn+2n+2+C\int x^{n+1} dx = \frac{x^{n+1+1}}{n+1+1} + C = \frac{x^{n+2}}{n+2} + C
したがって、元の式の積分は次のようになります。
xn+1n+1dx=1n+1xn+1dx=1n+1xn+2n+2+C=xn+2(n+1)(n+2)+C\int \frac{x^{n+1}}{n+1} dx = \frac{1}{n+1} \int x^{n+1} dx = \frac{1}{n+1} \cdot \frac{x^{n+2}}{n+2} + C = \frac{x^{n+2}}{(n+1)(n+2)} + C

3. 最終的な答え

xn+2(n+1)(n+2)+C\frac{x^{n+2}}{(n+1)(n+2)} + C

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