以下の2つの定積分を計算する問題です。 * $\int_{1}^{2} (x + \frac{3}{x^2}) dx$ * $\int_{0}^{\frac{\pi}{4}} (\cos x - \sin x) dx$

解析学定積分積分不定積分
2025/7/7

1. 問題の内容

以下の2つの定積分を計算する問題です。
* 12(x+3x2)dx\int_{1}^{2} (x + \frac{3}{x^2}) dx
* 0π4(cosxsinx)dx\int_{0}^{\frac{\pi}{4}} (\cos x - \sin x) dx

2. 解き方の手順

* **最初の積分 12(x+3x2)dx\int_{1}^{2} (x + \frac{3}{x^2}) dx の計算**

1. 不定積分を計算します。

(x+3x2)dx=(x+3x2)dx=12x23x1+C=12x23x+C\int (x + \frac{3}{x^2}) dx = \int (x + 3x^{-2}) dx = \frac{1}{2}x^2 - 3x^{-1} + C = \frac{1}{2}x^2 - \frac{3}{x} + C

2. 定積分を計算します。

12(x+3x2)dx=[12x23x]12=(12(2)232)(12(1)231)=(232)(123)=12(52)=12+52=62=3\int_{1}^{2} (x + \frac{3}{x^2}) dx = [\frac{1}{2}x^2 - \frac{3}{x}]_{1}^{2} = (\frac{1}{2}(2)^2 - \frac{3}{2}) - (\frac{1}{2}(1)^2 - \frac{3}{1}) = (2 - \frac{3}{2}) - (\frac{1}{2} - 3) = \frac{1}{2} - (-\frac{5}{2}) = \frac{1}{2} + \frac{5}{2} = \frac{6}{2} = 3
* **2番目の積分 0π4(cosxsinx)dx\int_{0}^{\frac{\pi}{4}} (\cos x - \sin x) dx の計算**

1. 不定積分を計算します。

(cosxsinx)dx=sinx(cosx)+C=sinx+cosx+C\int (\cos x - \sin x) dx = \sin x - (-\cos x) + C = \sin x + \cos x + C

2. 定積分を計算します。

0π4(cosxsinx)dx=[sinx+cosx]0π4=(sinπ4+cosπ4)(sin0+cos0)=(22+22)(0+1)=21\int_{0}^{\frac{\pi}{4}} (\cos x - \sin x) dx = [\sin x + \cos x]_{0}^{\frac{\pi}{4}} = (\sin \frac{\pi}{4} + \cos \frac{\pi}{4}) - (\sin 0 + \cos 0) = (\frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2}) - (0 + 1) = \sqrt{2} - 1

3. 最終的な答え

* 12(x+3x2)dx=3\int_{1}^{2} (x + \frac{3}{x^2}) dx = 3
* 0π4(cosxsinx)dx=21\int_{0}^{\frac{\pi}{4}} (\cos x - \sin x) dx = \sqrt{2} - 1

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