問題12.1では、次の不定積分を求めます。 (1) $y = \sqrt[3]{x}$ (2) $y = \frac{1}{x^3} + \sqrt{x}$ 問題12.2では、次の定積分の値を求めます。 (1) $I = \int_{1}^{3} (\sqrt{x} - 1) dx$ (2) $I = \int_{1}^{2} (\sqrt[3]{x^2} - \frac{1}{x^2}) dx$

解析学不定積分定積分積分計算積分
2025/7/21

1. 問題の内容

問題12.1では、次の不定積分を求めます。
(1) y=x3y = \sqrt[3]{x}
(2) y=1x3+xy = \frac{1}{x^3} + \sqrt{x}
問題12.2では、次の定積分の値を求めます。
(1) I=13(x1)dxI = \int_{1}^{3} (\sqrt{x} - 1) dx
(2) I=12(x231x2)dxI = \int_{1}^{2} (\sqrt[3]{x^2} - \frac{1}{x^2}) dx

2. 解き方の手順

問題12.1
(1) y=x3=x13y = \sqrt[3]{x} = x^{\frac{1}{3}}
不定積分は
x13dx=x13+113+1+C=x4343+C=34x43+C\int x^{\frac{1}{3}} dx = \frac{x^{\frac{1}{3}+1}}{\frac{1}{3}+1} + C = \frac{x^{\frac{4}{3}}}{\frac{4}{3}} + C = \frac{3}{4}x^{\frac{4}{3}} + C
(2) y=1x3+x=x3+x12y = \frac{1}{x^3} + \sqrt{x} = x^{-3} + x^{\frac{1}{2}}
不定積分は
(x3+x12)dx=x3+13+1+x12+112+1+C=x22+x3232+C=12x2+23x32+C\int (x^{-3} + x^{\frac{1}{2}}) dx = \frac{x^{-3+1}}{-3+1} + \frac{x^{\frac{1}{2}+1}}{\frac{1}{2}+1} + C = \frac{x^{-2}}{-2} + \frac{x^{\frac{3}{2}}}{\frac{3}{2}} + C = -\frac{1}{2x^2} + \frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} + C
問題12.2
(1) I=13(x1)dx=13(x121)dxI = \int_{1}^{3} (\sqrt{x} - 1) dx = \int_{1}^{3} (x^{\frac{1}{2}} - 1) dx
(x121)dx=x3232x+C=23x32x+C\int (x^{\frac{1}{2}} - 1) dx = \frac{x^{\frac{3}{2}}}{\frac{3}{2}} - x + C = \frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} - x + C
I=[23x32x]13=(23(3)323)(23(1)321)=(23333)(231)=23323+1=23223=2383I = [\frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} - x]_{1}^{3} = (\frac{2}{3}(3)^{\frac{3}{2}} - 3) - (\frac{2}{3}(1)^{\frac{3}{2}} - 1) = (\frac{2}{3}3\sqrt{3} - 3) - (\frac{2}{3} - 1) = 2\sqrt{3} - 3 - \frac{2}{3} + 1 = 2\sqrt{3} - 2 - \frac{2}{3} = 2\sqrt{3} - \frac{8}{3}
(2) I=12(x231x2)dx=12(x23x2)dxI = \int_{1}^{2} (\sqrt[3]{x^2} - \frac{1}{x^2}) dx = \int_{1}^{2} (x^{\frac{2}{3}} - x^{-2}) dx
(x23x2)dx=x5353x11+C=35x53+1x+C\int (x^{\frac{2}{3}} - x^{-2}) dx = \frac{x^{\frac{5}{3}}}{\frac{5}{3}} - \frac{x^{-1}}{-1} + C = \frac{3}{5}x^{\frac{5}{3}} + \frac{1}{x} + C
I=[35x53+1x]12=(35(2)53+12)(35(1)53+1)=352223+12351=6543+12351=65431235=6543510610=65431110I = [\frac{3}{5}x^{\frac{5}{3}} + \frac{1}{x}]_{1}^{2} = (\frac{3}{5}(2)^{\frac{5}{3}} + \frac{1}{2}) - (\frac{3}{5}(1)^{\frac{5}{3}} + 1) = \frac{3}{5}2\sqrt[3]{2^2} + \frac{1}{2} - \frac{3}{5} - 1 = \frac{6}{5}\sqrt[3]{4} + \frac{1}{2} - \frac{3}{5} - 1 = \frac{6}{5}\sqrt[3]{4} - \frac{1}{2} - \frac{3}{5} = \frac{6}{5}\sqrt[3]{4} - \frac{5}{10} - \frac{6}{10} = \frac{6}{5}\sqrt[3]{4} - \frac{11}{10}

3. 最終的な答え

問題12.1
(1) 34x43+C\frac{3}{4}x^{\frac{4}{3}} + C
(2) 12x2+23x32+C-\frac{1}{2x^2} + \frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} + C
問題12.2
(1) 23832\sqrt{3} - \frac{8}{3}
(2) 65431110\frac{6}{5}\sqrt[3]{4} - \frac{11}{10}

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