定積分 $\int_{-1}^{2} (2x-1)^2 dx + \int_{-1}^{2} (3+4x-2x^2) dx$ を計算する問題です。

解析学定積分積分計算積分
2025/4/8

1. 問題の内容

定積分 12(2x1)2dx+12(3+4x2x2)dx\int_{-1}^{2} (2x-1)^2 dx + \int_{-1}^{2} (3+4x-2x^2) dx を計算する問題です。

2. 解き方の手順

まず、2つの積分をまとめます。積分区間が同じなので、被積分関数を足し合わせることができます。
12(2x1)2dx+12(3+4x2x2)dx=12[(2x1)2+(3+4x2x2)]dx\int_{-1}^{2} (2x-1)^2 dx + \int_{-1}^{2} (3+4x-2x^2) dx = \int_{-1}^{2} [(2x-1)^2 + (3+4x-2x^2)] dx
次に、被積分関数を展開して整理します。
(2x1)2=4x24x+1(2x-1)^2 = 4x^2 - 4x + 1
したがって、
(2x1)2+(3+4x2x2)=(4x24x+1)+(3+4x2x2)=2x2+4(2x-1)^2 + (3+4x-2x^2) = (4x^2 - 4x + 1) + (3+4x-2x^2) = 2x^2 + 4
よって、積分は次のようになります。
12(2x2+4)dx\int_{-1}^{2} (2x^2 + 4) dx
この積分を計算します。
12(2x2+4)dx=[23x3+4x]12\int_{-1}^{2} (2x^2 + 4) dx = [\frac{2}{3}x^3 + 4x]_{-1}^{2}
積分の上端と下端の値を代入して計算します。
[23(2)3+4(2)][23(1)3+4(1)]=[23(8)+8][23(1)4]=[163+8][234]=163+8+23+4=183+12=6+12=18[\frac{2}{3}(2)^3 + 4(2)] - [\frac{2}{3}(-1)^3 + 4(-1)] = [\frac{2}{3}(8) + 8] - [\frac{2}{3}(-1) - 4] = [\frac{16}{3} + 8] - [-\frac{2}{3} - 4] = \frac{16}{3} + 8 + \frac{2}{3} + 4 = \frac{18}{3} + 12 = 6 + 12 = 18

3. 最終的な答え

18

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