次の不定積分を求めよ。 (1) $\int (x-1)^{2/3} dx$ (2) $\int (2x+1)^{-1/4} dx$ (3) $\int \sinh x dx$ (4) $\int \frac{dx}{3x+2}$ (5) $\int \frac{dx}{\sqrt{2-x^2}}$ (6) $\int \frac{dx}{2+x^2}$

解析学不定積分積分
2025/7/28

1. 問題の内容

次の不定積分を求めよ。
(1) (x1)2/3dx\int (x-1)^{2/3} dx
(2) (2x+1)1/4dx\int (2x+1)^{-1/4} dx
(3) sinhxdx\int \sinh x dx
(4) dx3x+2\int \frac{dx}{3x+2}
(5) dx2x2\int \frac{dx}{\sqrt{2-x^2}}
(6) dx2+x2\int \frac{dx}{2+x^2}

2. 解き方の手順

(1) (x1)2/3dx\int (x-1)^{2/3} dx
u=x1u = x-1とおくと、du=dxdu = dx
u2/3du=u5/35/3+C=35u5/3+C=35(x1)5/3+C\int u^{2/3} du = \frac{u^{5/3}}{5/3} + C = \frac{3}{5} u^{5/3} + C = \frac{3}{5} (x-1)^{5/3} + C
(2) (2x+1)1/4dx\int (2x+1)^{-1/4} dx
u=2x+1u = 2x+1とおくと、du=2dxdu = 2dxdx=12dudx = \frac{1}{2}du
u1/412du=12u1/4du=12u3/43/4+C=1243u3/4+C=23u3/4+C=23(2x+1)3/4+C\int u^{-1/4} \frac{1}{2} du = \frac{1}{2} \int u^{-1/4} du = \frac{1}{2} \frac{u^{3/4}}{3/4} + C = \frac{1}{2} \cdot \frac{4}{3} u^{3/4} + C = \frac{2}{3} u^{3/4} + C = \frac{2}{3} (2x+1)^{3/4} + C
(3) sinhxdx\int \sinh x dx
sinhxdx=coshx+C\int \sinh x dx = \cosh x + C
(4) dx3x+2\int \frac{dx}{3x+2}
u=3x+2u = 3x+2とおくと、du=3dxdu = 3dxdx=13dudx = \frac{1}{3}du
1u13du=131udu=13lnu+C=13ln3x+2+C\int \frac{1}{u} \frac{1}{3} du = \frac{1}{3} \int \frac{1}{u} du = \frac{1}{3} \ln |u| + C = \frac{1}{3} \ln |3x+2| + C
(5) dx2x2\int \frac{dx}{\sqrt{2-x^2}}
dx2x2=dx2(1x22)=12dx1x22\int \frac{dx}{\sqrt{2-x^2}} = \int \frac{dx}{\sqrt{2(1-\frac{x^2}{2})}} = \frac{1}{\sqrt{2}} \int \frac{dx}{\sqrt{1-\frac{x^2}{2}}}
u=x2u = \frac{x}{\sqrt{2}}とおくと、x=2ux = \sqrt{2} udx=2dudx = \sqrt{2} du
2du22u2=2du21u2=du1u2=arcsinu+C=arcsinx2+C\int \frac{\sqrt{2} du}{\sqrt{2-2u^2}} = \int \frac{\sqrt{2} du}{\sqrt{2}\sqrt{1-u^2}} = \int \frac{du}{\sqrt{1-u^2}} = \arcsin u + C = \arcsin \frac{x}{\sqrt{2}} + C
(6) dx2+x2\int \frac{dx}{2+x^2}
dx2+x2=12dx1+x22=12dx1+(x2)2\int \frac{dx}{2+x^2} = \frac{1}{2} \int \frac{dx}{1+\frac{x^2}{2}} = \frac{1}{2} \int \frac{dx}{1+(\frac{x}{\sqrt{2}})^2}
u=x2u = \frac{x}{\sqrt{2}}とおくと、x=2ux = \sqrt{2}udx=2dudx = \sqrt{2} du
122du1+u2=22du1+u2=22arctanu+C=22arctanx2+C=12arctanx2+C\frac{1}{2} \int \frac{\sqrt{2} du}{1+u^2} = \frac{\sqrt{2}}{2} \int \frac{du}{1+u^2} = \frac{\sqrt{2}}{2} \arctan u + C = \frac{\sqrt{2}}{2} \arctan \frac{x}{\sqrt{2}} + C = \frac{1}{\sqrt{2}} \arctan \frac{x}{\sqrt{2}} + C

3. 最終的な答え

(1) 35(x1)5/3+C\frac{3}{5} (x-1)^{5/3} + C
(2) 23(2x+1)3/4+C\frac{2}{3} (2x+1)^{3/4} + C
(3) coshx+C\cosh x + C
(4) 13ln3x+2+C\frac{1}{3} \ln |3x+2| + C
(5) arcsinx2+C\arcsin \frac{x}{\sqrt{2}} + C
(6) 12arctanx2+C\frac{1}{\sqrt{2}} \arctan \frac{x}{\sqrt{2}} + C

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