問題は以下の4つのパートに分かれています。 (1) 三角関数の値を求める問題 (2) 対数の計算問題 (3) 関数の微分問題 (4) 不定積分/定積分の計算問題

解析学三角関数対数微分積分定積分不定積分
2025/8/2
はい、承知いたしました。問題用紙に記載された問題を解きます。

1. 問題の内容

問題は以下の4つのパートに分かれています。
(1) 三角関数の値を求める問題
(2) 対数の計算問題
(3) 関数の微分問題
(4) 不定積分/定積分の計算問題

2. 解き方の手順

**

1. 三角関数の値を求める問題**

(1) sin(5π6)\sin(-\frac{5\pi}{6})
sin(5π6)=sin(5π6)=sin(ππ6)=sin(π6)=12\sin(-\frac{5\pi}{6}) = -\sin(\frac{5\pi}{6}) = -\sin(\pi - \frac{\pi}{6}) = -\sin(\frac{\pi}{6}) = -\frac{1}{2}
(2) cos(3π4)\cos(\frac{3\pi}{4})
cos(3π4)=cos(ππ4)=cos(π4)=22\cos(\frac{3\pi}{4}) = \cos(\pi - \frac{\pi}{4}) = -\cos(\frac{\pi}{4}) = -\frac{\sqrt{2}}{2}
(3) tan(7π6)\tan(\frac{7\pi}{6})
tan(7π6)=tan(π+π6)=tan(π6)=13=33\tan(\frac{7\pi}{6}) = \tan(\pi + \frac{\pi}{6}) = \tan(\frac{\pi}{6}) = \frac{1}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{3}
**

2. 対数の計算問題**

(1) log2227+3log243\log_{2\sqrt{2}} 27 + 3\log_2 \frac{4}{3}
log2227=log23/233=33/2log23=2log23\log_{2\sqrt{2}} 27 = \log_{2^{3/2}} 3^3 = \frac{3}{3/2}\log_2 3 = 2\log_2 3
3log243=3(log24log23)=3(2log23)=63log233\log_2 \frac{4}{3} = 3(\log_2 4 - \log_2 3) = 3(2-\log_2 3) = 6 - 3\log_2 3
したがって、
log2227+3log243=2log23+63log23=6log23\log_{2\sqrt{2}} 27 + 3\log_2 \frac{4}{3} = 2\log_2 3 + 6 - 3\log_2 3 = 6 - \log_2 3
(2) 2log10310log10302\log_{10} \frac{\sqrt{3}}{10} - \log_{10} 30
2log10310=2(log103log1010)=2(12log1031)=log10322\log_{10} \frac{\sqrt{3}}{10} = 2(\log_{10} \sqrt{3} - \log_{10} 10) = 2(\frac{1}{2}\log_{10} 3 - 1) = \log_{10} 3 - 2
log1030=log10(3×10)=log103+log1010=log103+1\log_{10} 30 = \log_{10} (3\times 10) = \log_{10} 3 + \log_{10} 10 = \log_{10} 3 + 1
したがって、
2log10310log1030=log1032(log103+1)=32\log_{10} \frac{\sqrt{3}}{10} - \log_{10} 30 = \log_{10} 3 - 2 - (\log_{10} 3 + 1) = -3
**

3. 関数の微分問題**

(1) y=x4y=x^4
y=4x3y' = 4x^3
(2) y=3xy = 3\sqrt{x}
y=312x=32xy' = 3\cdot \frac{1}{2\sqrt{x}} = \frac{3}{2\sqrt{x}}
(3) y=cosxy = \cos x
y=sinxy' = -\sin x
(4) y=x3sinxy = x^3\sin x
y=3x2sinx+x3cosxy' = 3x^2\sin x + x^3\cos x
(5) y=tanx+exy = \tan x + e^x
y=1cos2x+ex=sec2x+exy' = \frac{1}{\cos^2 x} + e^x = \sec^2 x + e^x
(6) y=cosx2y = \cos x^2
y=sinx22x=2xsinx2y' = -\sin x^2 \cdot 2x = -2x\sin x^2
(7) y=(x2+1)1/3y = (x^2+1)^{-1/3}
y=13(x2+1)4/32x=2x3(x2+1)4/3y' = -\frac{1}{3}(x^2+1)^{-4/3} \cdot 2x = -\frac{2x}{3(x^2+1)^{4/3}}
(8) y=xxy = x^x
logy=xlogx\log y = x \log x
yy=logx+x1x=logx+1\frac{y'}{y} = \log x + x \cdot \frac{1}{x} = \log x + 1
y=y(logx+1)=xx(logx+1)y' = y(\log x + 1) = x^x(\log x + 1)
(9) y=xe2x+3y = xe^{2x+3}
y=e2x+3+xe2x+32=e2x+3+2xe2x+3=(1+2x)e2x+3y' = e^{2x+3} + x e^{2x+3} \cdot 2 = e^{2x+3} + 2xe^{2x+3} = (1+2x)e^{2x+3}
**

4. 不定積分/定積分の計算問題**

(1) (x2+1)dx=13x3+x+C\int (x^2+1)dx = \frac{1}{3}x^3 + x + C
(2) cosxdx=sinx+C\int \cos x dx = \sin x + C
(3) xexdx=xexexdx=xexex+C=(x1)ex+C\int xe^x dx = xe^x - \int e^x dx = xe^x - e^x + C = (x-1)e^x + C
(4) 2xdx=2x1/2dx=223x3/2+C=43x3/2+C\int 2\sqrt{x} dx = 2 \int x^{1/2} dx = 2 \cdot \frac{2}{3}x^{3/2} + C = \frac{4}{3}x^{3/2} + C
(5) 1xlogxdx=1logx1xdx=1logxd(logx)=loglogx+C\int \frac{1}{x\log x} dx = \int \frac{1}{\log x} \cdot \frac{1}{x} dx = \int \frac{1}{\log x} d(\log x) = \log |\log x| + C
(6) 2x3dx=(2x3)1/2dx=12(2x3)1/2d(2x3)=1223(2x3)3/2+C=13(2x3)3/2+C\int \sqrt{2x-3} dx = \int (2x-3)^{1/2} dx = \frac{1}{2} \int (2x-3)^{1/2} d(2x-3) = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3}(2x-3)^{3/2} + C = \frac{1}{3}(2x-3)^{3/2} + C
(7) 124xdx=[2x2]12=2(22)2(1)2=82=6\int_{-1}^2 4x dx = [2x^2]_{-1}^2 = 2(2^2) - 2(-1)^2 = 8 - 2 = 6
(8) 0πsinxdx=[cosx]0π=cosπ(cos0)=(1)(1)=1+1=2\int_0^{\pi} \sin x dx = [-\cos x]_0^{\pi} = -\cos \pi - (-\cos 0) = -(-1) - (-1) = 1 + 1 = 2
(9) 1e(logx)2xdx=1e(logx)2d(logx)=[13(logx)3]1e=13(loge)313(log1)3=13(1)313(0)3=13\int_1^e \frac{(\log x)^2}{x} dx = \int_1^e (\log x)^2 d(\log x) = [\frac{1}{3}(\log x)^3]_1^e = \frac{1}{3}(\log e)^3 - \frac{1}{3}(\log 1)^3 = \frac{1}{3}(1)^3 - \frac{1}{3}(0)^3 = \frac{1}{3}

3. 最終的な答え

1. (1) $-\frac{1}{2}$ (2) $-\frac{\sqrt{2}}{2}$ (3) $\frac{\sqrt{3}}{3}$

2. (1) $6-\log_2 3$ (2) $-3$

3. (1) $4x^3$ (2) $\frac{3}{2\sqrt{x}}$ (3) $-\sin x$ (4) $3x^2\sin x + x^3\cos x$ (5) $\sec^2 x + e^x$ (6) $-2x\sin x^2$ (7) $-\frac{2x}{3(x^2+1)^{4/3}}$ (8) $x^x(\log x + 1)$ (9) $(1+2x)e^{2x+3}$

4. (1) $\frac{1}{3}x^3 + x + C$ (2) $\sin x + C$ (3) $(x-1)e^x + C$ (4) $\frac{4}{3}x^{3/2} + C$ (5) $\log |\log x| + C$ (6) $\frac{1}{3}(2x-3)^{3/2} + C$ (7) $6$ (8) $2$ (9) $\frac{1}{3}$

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