次の不定積分を求めよ。 (1) $\int (5x^4 + \frac{4}{x} - \frac{1}{x^4} - 2) dx$ (2) $\int (4x^3 + 3x^{1/2} - 1) dx$ (3) $\int \frac{\sqrt{x} - \frac{1}{\sqrt{x}}}{2} dx$

解析学積分不定積分微分積分
2025/7/17

1. 問題の内容

次の不定積分を求めよ。
(1) (5x4+4x1x42)dx\int (5x^4 + \frac{4}{x} - \frac{1}{x^4} - 2) dx
(2) (4x3+3x1/21)dx\int (4x^3 + 3x^{1/2} - 1) dx
(3) x1x2dx\int \frac{\sqrt{x} - \frac{1}{\sqrt{x}}}{2} dx

2. 解き方の手順

(1)
(5x4+4x1x42)dx=(5x4+4x1x42)dx\int (5x^4 + \frac{4}{x} - \frac{1}{x^4} - 2) dx = \int (5x^4 + 4x^{-1} - x^{-4} - 2) dx
=5x4dx+41xdxx4dx2dx= 5\int x^4 dx + 4\int \frac{1}{x} dx - \int x^{-4} dx - 2\int dx
=5x55+4lnxx332x+C= 5 \cdot \frac{x^5}{5} + 4 \ln|x| - \frac{x^{-3}}{-3} - 2x + C
=x5+4lnx+13x32x+C= x^5 + 4 \ln|x| + \frac{1}{3x^3} - 2x + C
(2)
(4x3+3x1/21)dx=4x3dx+3x1/2dxdx\int (4x^3 + 3x^{1/2} - 1) dx = 4\int x^3 dx + 3\int x^{1/2} dx - \int dx
=4x44+3x3/23/2x+C= 4 \cdot \frac{x^4}{4} + 3 \cdot \frac{x^{3/2}}{3/2} - x + C
=x4+2x3/2x+C= x^4 + 2x^{3/2} - x + C
(3)
x1x2dx=12(x1/2x1/2)dx\int \frac{\sqrt{x} - \frac{1}{\sqrt{x}}}{2} dx = \frac{1}{2} \int (x^{1/2} - x^{-1/2}) dx
=12(x1/2dxx1/2dx)= \frac{1}{2} (\int x^{1/2} dx - \int x^{-1/2} dx)
=12(x3/23/2x1/21/2)+C= \frac{1}{2} (\frac{x^{3/2}}{3/2} - \frac{x^{1/2}}{1/2}) + C
=12(23x3/22x1/2)+C= \frac{1}{2} (\frac{2}{3}x^{3/2} - 2x^{1/2}) + C
=13x3/2x1/2+C= \frac{1}{3}x^{3/2} - x^{1/2} + C
=13xxx+C= \frac{1}{3}x\sqrt{x} - \sqrt{x} + C

3. 最終的な答え

(1) x5+4lnx+13x32x+Cx^5 + 4 \ln|x| + \frac{1}{3x^3} - 2x + C
(2) x4+2x3/2x+Cx^4 + 2x^{3/2} - x + C
(3) 13xxx+C\frac{1}{3}x\sqrt{x} - \sqrt{x} + C

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