問題は、定積分 $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (\cos\frac{x}{3} - \sin 2x) dx$ を計算することです。

解析学定積分三角関数積分計算
2025/7/17

1. 問題の内容

問題は、定積分 0π2(cosx3sin2x)dx\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (\cos\frac{x}{3} - \sin 2x) dx を計算することです。

2. 解き方の手順

まず、積分を分解します。
0π2(cosx3sin2x)dx=0π2cosx3dx0π2sin2xdx\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (\cos\frac{x}{3} - \sin 2x) dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos\frac{x}{3} dx - \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin 2x dx
次に、それぞれの積分を計算します。
0π2cosx3dx\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos\frac{x}{3} dx について、
cosx3\cos\frac{x}{3} の原始関数は 3sinx33\sin\frac{x}{3} なので、
0π2cosx3dx=[3sinx3]0π2=3sinπ63sin0=3120=32\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos\frac{x}{3} dx = [3\sin\frac{x}{3}]_{0}^{\frac{\pi}{2}} = 3\sin\frac{\pi}{6} - 3\sin 0 = 3 \cdot \frac{1}{2} - 0 = \frac{3}{2}
次に、0π2sin2xdx\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin 2x dx について、
sin2x\sin 2x の原始関数は 12cos2x-\frac{1}{2}\cos 2x なので、
0π2sin2xdx=[12cos2x]0π2=12cosπ(12cos0)=12(1)+12(1)=12+12=1\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin 2x dx = [-\frac{1}{2}\cos 2x]_{0}^{\frac{\pi}{2}} = -\frac{1}{2}\cos\pi - (-\frac{1}{2}\cos 0) = -\frac{1}{2}(-1) + \frac{1}{2}(1) = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} = 1
したがって、
0π2(cosx3sin2x)dx=321=12\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} (\cos\frac{x}{3} - \sin 2x) dx = \frac{3}{2} - 1 = \frac{1}{2}

3. 最終的な答え

12\frac{1}{2}

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