与えられた定積分の値を求めます。定積分は以下の通りです。 $\int_{-1}^{1} (-6x^2+12x+7) dx + \int_{1}^{2} (-6x^2+12x+7) dx + \int_{2}^{2} (-6x^2+12x+7) dx$

解析学定積分積分不定積分
2025/4/7

1. 問題の内容

与えられた定積分の値を求めます。定積分は以下の通りです。
11(6x2+12x+7)dx+12(6x2+12x+7)dx+22(6x2+12x+7)dx\int_{-1}^{1} (-6x^2+12x+7) dx + \int_{1}^{2} (-6x^2+12x+7) dx + \int_{2}^{2} (-6x^2+12x+7) dx

2. 解き方の手順

まず、積分区間を結合します。積分の性質より、
abf(x)dx+bcf(x)dx=acf(x)dx\int_{a}^{b} f(x) dx + \int_{b}^{c} f(x) dx = \int_{a}^{c} f(x) dx
したがって、
11(6x2+12x+7)dx+12(6x2+12x+7)dx=12(6x2+12x+7)dx\int_{-1}^{1} (-6x^2+12x+7) dx + \int_{1}^{2} (-6x^2+12x+7) dx = \int_{-1}^{2} (-6x^2+12x+7) dx
また、22(6x2+12x+7)dx=0\int_{2}^{2} (-6x^2+12x+7) dx = 0 であるため、
11(6x2+12x+7)dx+12(6x2+12x+7)dx+22(6x2+12x+7)dx=12(6x2+12x+7)dx\int_{-1}^{1} (-6x^2+12x+7) dx + \int_{1}^{2} (-6x^2+12x+7) dx + \int_{2}^{2} (-6x^2+12x+7) dx = \int_{-1}^{2} (-6x^2+12x+7) dx
ここで、被積分関数 6x2+12x+7-6x^2+12x+7 の不定積分を求めます。
(6x2+12x+7)dx=6x2dx+12xdx+7dx=6x33+12x22+7x+C=2x3+6x2+7x+C\int (-6x^2+12x+7) dx = -6 \int x^2 dx + 12 \int x dx + 7 \int dx = -6 \cdot \frac{x^3}{3} + 12 \cdot \frac{x^2}{2} + 7x + C = -2x^3 + 6x^2 + 7x + C
したがって、定積分は
12(6x2+12x+7)dx=[2x3+6x2+7x]12=(2(2)3+6(2)2+7(2))(2(1)3+6(1)2+7(1))=(16+24+14)(2+67)=221=21\int_{-1}^{2} (-6x^2+12x+7) dx = [-2x^3 + 6x^2 + 7x]_{-1}^{2} = (-2(2)^3 + 6(2)^2 + 7(2)) - (-2(-1)^3 + 6(-1)^2 + 7(-1)) = (-16 + 24 + 14) - (2 + 6 - 7) = 22 - 1 = 21

3. 最終的な答え

21

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