定積分 $y = \int_{0}^{\pi} \sin(\frac{x}{3}) dx$ を計算する問題です。

解析学定積分積分三角関数置換積分
2025/7/18

1. 問題の内容

定積分 y=0πsin(x3)dxy = \int_{0}^{\pi} \sin(\frac{x}{3}) dx を計算する問題です。

2. 解き方の手順

まず、sin(x3)\sin(\frac{x}{3}) の不定積分を計算します。x3=t\frac{x}{3} = t と置換すると、dx=3dtdx = 3dt となります。
sin(x3)dx=sin(t)3dt=3sin(t)dt=3cos(t)+C=3cos(x3)+C\int \sin(\frac{x}{3}) dx = \int \sin(t) \cdot 3 dt = 3 \int \sin(t) dt = -3\cos(t) + C = -3\cos(\frac{x}{3}) + C
次に、定積分の値を計算します。
0πsin(x3)dx=[3cos(x3)]0π\int_{0}^{\pi} \sin(\frac{x}{3}) dx = \left[ -3\cos(\frac{x}{3}) \right]_0^{\pi}
=3cos(π3)(3cos(03))=3cos(π3)+3cos(0)= -3\cos(\frac{\pi}{3}) - (-3\cos(\frac{0}{3})) = -3\cos(\frac{\pi}{3}) + 3\cos(0)
cos(π3)=12\cos(\frac{\pi}{3}) = \frac{1}{2} であり、cos(0)=1\cos(0) = 1 であるから、
=3(12)+3(1)=32+3=32= -3(\frac{1}{2}) + 3(1) = -\frac{3}{2} + 3 = \frac{3}{2}

3. 最終的な答え

32\frac{3}{2}

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