定積分 $\int_{0}^{\log 7} \frac{e^x}{1+e^x} dx$ の値を $a \log b$ の形で表すとき、$a$ と $b$ を求める問題です。

解析学定積分指数関数置換積分対数関数
2025/7/23

1. 問題の内容

定積分 0log7ex1+exdx\int_{0}^{\log 7} \frac{e^x}{1+e^x} dx の値を alogba \log b の形で表すとき、aabb を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、不定積分 ex1+exdx\int \frac{e^x}{1+e^x} dx を計算します。
u=1+exu = 1 + e^x と置換すると、du=exdxdu = e^x dx となるので、
ex1+exdx=1udu=logu+C=log(1+ex)+C\int \frac{e^x}{1+e^x} dx = \int \frac{1}{u} du = \log |u| + C = \log (1+e^x) + C
となります。ただし、CCは積分定数です。
次に、定積分の値を計算します。
0log7ex1+exdx=[log(1+ex)]0log7=log(1+elog7)log(1+e0)=log(1+7)log(1+1)=log8log2=log82=log4\int_{0}^{\log 7} \frac{e^x}{1+e^x} dx = [\log(1+e^x)]_{0}^{\log 7} = \log(1+e^{\log 7}) - \log(1+e^0) = \log(1+7) - \log(1+1) = \log 8 - \log 2 = \log \frac{8}{2} = \log 4
log4\log 4log22=2log2\log 2^2 = 2 \log 2 と変形できます。
したがって、0log7ex1+exdx=2log2\int_{0}^{\log 7} \frac{e^x}{1+e^x} dx = 2 \log 2 となります。

3. 最終的な答え

2log22 \log 2 なので、a=2a=2b=2b=2

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