定積分 $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos(x - \frac{\pi}{4}) \, dx$ の値を求めよ。

解析学定積分三角関数積分
2025/7/15

1. 問題の内容

定積分 0π2cos(xπ4)dx\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos(x - \frac{\pi}{4}) \, dx の値を求めよ。

2. 解き方の手順

まず、cos(xπ4)\cos(x - \frac{\pi}{4}) の積分を計算します。
cos(x)\cos(x) の積分は sin(x)\sin(x) であることを利用します。
cos(xπ4)dx=sin(xπ4)+C\int \cos(x - \frac{\pi}{4}) \, dx = \sin(x - \frac{\pi}{4}) + C
(Cは積分定数)
次に、積分範囲 [0,π2][0, \frac{\pi}{2}] で評価します。
0π2cos(xπ4)dx=[sin(xπ4)]0π2\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos(x - \frac{\pi}{4}) \, dx = \left[ \sin(x - \frac{\pi}{4}) \right]_{0}^{\frac{\pi}{2}}
=sin(π2π4)sin(0π4)= \sin(\frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{4}) - \sin(0 - \frac{\pi}{4})
=sin(π4)sin(π4)= \sin(\frac{\pi}{4}) - \sin(-\frac{\pi}{4})
sin(π4)=22\sin(\frac{\pi}{4}) = \frac{\sqrt{2}}{2} であり、sin(π4)=22\sin(-\frac{\pi}{4}) = -\frac{\sqrt{2}}{2} であるから、
=22(22)= \frac{\sqrt{2}}{2} - (-\frac{\sqrt{2}}{2})
=22+22= \frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2}
=2= \sqrt{2}

3. 最終的な答え

2\sqrt{2}

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