与えられた6つの不定積分を求めよ。 (1) $\int \frac{x}{(x-3)^2} dx$ (2) $\int x\sqrt{x-2} dx$ (3) $\int (3x+2)\sqrt{x+1} dx$ (4) $\int (x-2)\sqrt{3-2x} dx$ (5) $\int \frac{x-2}{\sqrt{x+1}} dx$ (6) $\int x \sqrt[3]{x+2} dx$

解析学不定積分置換積分積分計算
2025/7/18
了解しました。画像の問題を解きます。

1. 問題の内容

与えられた6つの不定積分を求めよ。
(1) x(x3)2dx\int \frac{x}{(x-3)^2} dx
(2) xx2dx\int x\sqrt{x-2} dx
(3) (3x+2)x+1dx\int (3x+2)\sqrt{x+1} dx
(4) (x2)32xdx\int (x-2)\sqrt{3-2x} dx
(5) x2x+1dx\int \frac{x-2}{\sqrt{x+1}} dx
(6) xx+23dx\int x \sqrt[3]{x+2} dx

2. 解き方の手順

(1) x(x3)2dx\int \frac{x}{(x-3)^2} dx
t=x3t = x - 3 と置換すると、x=t+3x = t + 3dx=dtdx = dt
t+3t2dt=(1t+3t2)dt=(1t+3t2)dt=lnt3t1+C=lnx33x3+C\int \frac{t+3}{t^2} dt = \int (\frac{1}{t} + \frac{3}{t^2}) dt = \int (\frac{1}{t} + 3t^{-2}) dt = \ln|t| - 3t^{-1} + C = \ln|x-3| - \frac{3}{x-3} + C
(2) xx2dx\int x\sqrt{x-2} dx
t=x2t = x - 2 と置換すると、x=t+2x = t + 2dx=dtdx = dt
(t+2)tdt=(t3/2+2t1/2)dt=25t5/2+43t3/2+C=25(x2)5/2+43(x2)3/2+C\int (t+2)\sqrt{t} dt = \int (t^{3/2} + 2t^{1/2}) dt = \frac{2}{5}t^{5/2} + \frac{4}{3}t^{3/2} + C = \frac{2}{5}(x-2)^{5/2} + \frac{4}{3}(x-2)^{3/2} + C
(3) (3x+2)x+1dx\int (3x+2)\sqrt{x+1} dx
t=x+1t = x + 1 と置換すると、x=t1x = t - 1dx=dtdx = dt
(3(t1)+2)tdt=(3t1)tdt=(3t3/2t1/2)dt=65t5/223t3/2+C=65(x+1)5/223(x+1)3/2+C\int (3(t-1)+2)\sqrt{t} dt = \int (3t-1)\sqrt{t} dt = \int (3t^{3/2} - t^{1/2}) dt = \frac{6}{5}t^{5/2} - \frac{2}{3}t^{3/2} + C = \frac{6}{5}(x+1)^{5/2} - \frac{2}{3}(x+1)^{3/2} + C
(4) (x2)32xdx\int (x-2)\sqrt{3-2x} dx
t=32xt = 3 - 2x と置換すると、x=3t2x = \frac{3-t}{2}dx=12dtdx = -\frac{1}{2} dt
(3t22)t(12)dt=(3t42)(12)tdt=(t12)(12)tdt=14(t3/2+t1/2)dt=14(25t5/2+23t3/2)+C=110(32x)5/2+16(32x)3/2+C\int (\frac{3-t}{2} - 2)\sqrt{t} (-\frac{1}{2}) dt = \int (\frac{3-t-4}{2})(-\frac{1}{2})\sqrt{t} dt = \int (\frac{-t-1}{2})(-\frac{1}{2})\sqrt{t} dt = \frac{1}{4}\int (t^{3/2} + t^{1/2}) dt = \frac{1}{4}(\frac{2}{5}t^{5/2} + \frac{2}{3}t^{3/2}) + C = \frac{1}{10}(3-2x)^{5/2} + \frac{1}{6}(3-2x)^{3/2} + C
(5) x2x+1dx\int \frac{x-2}{\sqrt{x+1}} dx
t=x+1t = x + 1 と置換すると、x=t1x = t - 1dx=dtdx = dt
t12tdt=t3tdt=(t1/23t1/2)dt=23t3/26t1/2+C=23(x+1)3/26(x+1)1/2+C\int \frac{t-1-2}{\sqrt{t}} dt = \int \frac{t-3}{\sqrt{t}} dt = \int (t^{1/2} - 3t^{-1/2}) dt = \frac{2}{3}t^{3/2} - 6t^{1/2} + C = \frac{2}{3}(x+1)^{3/2} - 6(x+1)^{1/2} + C
(6) xx+23dx\int x \sqrt[3]{x+2} dx
t=x+2t = x + 2 と置換すると、x=t2x = t - 2dx=dtdx = dt
(t2)t3dt=(t4/32t1/3)dt=37t7/332t4/3+C=37(x+2)7/332(x+2)4/3+C\int (t-2)\sqrt[3]{t} dt = \int (t^{4/3} - 2t^{1/3}) dt = \frac{3}{7}t^{7/3} - \frac{3}{2}t^{4/3} + C = \frac{3}{7}(x+2)^{7/3} - \frac{3}{2}(x+2)^{4/3} + C

3. 最終的な答え

(1) lnx33x3+C\ln|x-3| - \frac{3}{x-3} + C
(2) 25(x2)5/2+43(x2)3/2+C\frac{2}{5}(x-2)^{5/2} + \frac{4}{3}(x-2)^{3/2} + C
(3) 65(x+1)5/223(x+1)3/2+C\frac{6}{5}(x+1)^{5/2} - \frac{2}{3}(x+1)^{3/2} + C
(4) 110(32x)5/2+16(32x)3/2+C\frac{1}{10}(3-2x)^{5/2} + \frac{1}{6}(3-2x)^{3/2} + C
(5) 23(x+1)3/26(x+1)1/2+C\frac{2}{3}(x+1)^{3/2} - 6(x+1)^{1/2} + C
(6) 37(x+2)7/332(x+2)4/3+C\frac{3}{7}(x+2)^{7/3} - \frac{3}{2}(x+2)^{4/3} + C

「解析学」の関連問題

$\int \sin^{-1} x dx$ を計算してください。

積分逆三角関数部分積分置換積分
2025/7/18

(1) $z = xy$, $x = \sin^{-1}(uv)$, $y = \cos^{-1}(uv)$ のとき、$\frac{\partial z}{\partial u}$ と $\frac{...

偏微分合成関数の微分
2025/7/18

与えられた積分 $\int \sqrt{x^2 + a} dx$ を計算し、その結果が $\frac{1}{2}(x\sqrt{x^2 + a} + a \log |x + \sqrt{x^2 + a...

積分部分積分不定積分
2025/7/18

問題は、スカラー場 $f$ が与えられたときに、その勾配 $\text{grad} f$ を求める問題、及びベクトル $\mathbf{r} = (x, y, z)$ と $r = \sqrt{x^2...

勾配ベクトル解析偏微分スカラー場
2025/7/18

パラメータ $t$ で表された曲線 $r(t) = (a(t - \sin t), a(1 + \cos t))$ について、以下の問題を解く。 (1) 曲線を $r = (x(t), y(t))$ ...

曲線弧長接線ベクトル曲率曲率半径
2025/7/18

与えられた積分を計算し、その結果を示します。 積分は $\int \frac{dx}{\sqrt{x^2 + a}}$ であり、$a \neq 0$です。

積分置換積分双曲線関数不定積分
2025/7/18

与えられた積分 $\int \frac{dx}{\sqrt{a^2 - x^2}}$ を計算し、その結果が $\sin^{-1} \frac{x}{|a|}$ であることを示す問題です。ただし、$a ...

積分置換積分三角関数逆三角関数
2025/7/18

(1) $\frac{cos\alpha}{1 - sin\alpha} - tan\alpha$ を簡単にせよ。 (2) $sin\theta + cos\theta = \sqrt{2}$ のとき...

三角関数三角関数の恒等式式の簡単化
2025/7/18

関数 $f(x, y) = 2x^2 + 3xy + y^2 + 2 = 0$ によって定まる陰関数の極値を求める。

陰関数極値微分二階微分
2025/7/18

与えられた数学の問題は以下の4つです。 (1) $\frac{cos\alpha}{1 - sin\alpha} - tan\alpha$ を簡単にせよ。 (2) $sin\theta + cos\t...

三角関数三角関数の恒等式三角関数の計算
2025/7/18