与えられた積分を計算する問題です。積分定数を$C$とします。 (1) $\int (x^2 + \frac{3}{2}x + 2) \, dx$ (2) $\int x^3 (3x - 2) \, dx$ (3) $\int_{0}^{2} (-2x + 5) \, dx$ (4) $\int_{1}^{-3} (x^2 + 3) \, dx - \int_{2}^{-3} (x^2 + 3) \, dx$ (5) $\int_{-3}^{2} (x+3)(x-2) \, dx$ (6) $\int_{0}^{3} |x^2 - 1| \, dx$

解析学積分定積分不定積分絶対値
2025/4/13

1. 問題の内容

与えられた積分を計算する問題です。積分定数をCCとします。
(1) (x2+32x+2)dx\int (x^2 + \frac{3}{2}x + 2) \, dx
(2) x3(3x2)dx\int x^3 (3x - 2) \, dx
(3) 02(2x+5)dx\int_{0}^{2} (-2x + 5) \, dx
(4) 13(x2+3)dx23(x2+3)dx\int_{1}^{-3} (x^2 + 3) \, dx - \int_{2}^{-3} (x^2 + 3) \, dx
(5) 32(x+3)(x2)dx\int_{-3}^{2} (x+3)(x-2) \, dx
(6) 03x21dx\int_{0}^{3} |x^2 - 1| \, dx

2. 解き方の手順

(1)
(x2+32x+2)dx=x2dx+32xdx+21dx\int (x^2 + \frac{3}{2}x + 2) \, dx = \int x^2 \, dx + \frac{3}{2} \int x \, dx + 2 \int 1 \, dx
=13x3+3212x2+2x+C= \frac{1}{3}x^3 + \frac{3}{2} \cdot \frac{1}{2}x^2 + 2x + C
=13x3+34x2+2x+C= \frac{1}{3}x^3 + \frac{3}{4}x^2 + 2x + C
(2)
x3(3x2)dx=(3x42x3)dx=3x4dx2x3dx\int x^3 (3x - 2) \, dx = \int (3x^4 - 2x^3) \, dx = 3 \int x^4 \, dx - 2 \int x^3 \, dx
=315x5214x4+C= 3 \cdot \frac{1}{5}x^5 - 2 \cdot \frac{1}{4}x^4 + C
=35x512x4+C= \frac{3}{5}x^5 - \frac{1}{2}x^4 + C
(3)
02(2x+5)dx=[x2+5x]02=(22+52)(02+50)\int_{0}^{2} (-2x + 5) \, dx = [-x^2 + 5x]_{0}^{2} = (-2^2 + 5 \cdot 2) - (-0^2 + 5 \cdot 0)
=4+10=6= -4 + 10 = 6
(4)
13(x2+3)dx23(x2+3)dx=13(x2+3)dx+32(x2+3)dx=12(x2+3)dx\int_{1}^{-3} (x^2 + 3) \, dx - \int_{2}^{-3} (x^2 + 3) \, dx = \int_{1}^{-3} (x^2 + 3) \, dx + \int_{-3}^{2} (x^2 + 3) \, dx = \int_{1}^{2} (x^2 + 3) \, dx
=[13x3+3x]12=(1323+32)(1313+31)=83+6133=73+3=7+93=163= [\frac{1}{3}x^3 + 3x]_{1}^{2} = (\frac{1}{3} \cdot 2^3 + 3 \cdot 2) - (\frac{1}{3} \cdot 1^3 + 3 \cdot 1) = \frac{8}{3} + 6 - \frac{1}{3} - 3 = \frac{7}{3} + 3 = \frac{7+9}{3} = \frac{16}{3}
(5)
32(x+3)(x2)dx=32(x2+x6)dx=[13x3+12x26x]32\int_{-3}^{2} (x+3)(x-2) \, dx = \int_{-3}^{2} (x^2 + x - 6) \, dx = [\frac{1}{3}x^3 + \frac{1}{2}x^2 - 6x]_{-3}^{2}
=(1323+122262)(13(3)3+12(3)26(3))= (\frac{1}{3} \cdot 2^3 + \frac{1}{2} \cdot 2^2 - 6 \cdot 2) - (\frac{1}{3} \cdot (-3)^3 + \frac{1}{2} \cdot (-3)^2 - 6 \cdot (-3))
=(83+212)(9+92+18)=8310(9+92)=8310992=166606546276=166054276=1256= (\frac{8}{3} + 2 - 12) - (-9 + \frac{9}{2} + 18) = \frac{8}{3} - 10 - (9 + \frac{9}{2}) = \frac{8}{3} - 10 - 9 - \frac{9}{2} = \frac{16}{6} - \frac{60}{6} - \frac{54}{6} - \frac{27}{6} = \frac{16-60-54-27}{6} = \frac{-125}{6}
(6)
03x21dx=01(1x2)dx+13(x21)dx\int_{0}^{3} |x^2 - 1| \, dx = \int_{0}^{1} (1 - x^2) \, dx + \int_{1}^{3} (x^2 - 1) \, dx
=[x13x3]01+[13x3x]13=(113)(00)+(13333)(13131)= [x - \frac{1}{3}x^3]_{0}^{1} + [\frac{1}{3}x^3 - x]_{1}^{3} = (1 - \frac{1}{3}) - (0 - 0) + (\frac{1}{3} \cdot 3^3 - 3) - (\frac{1}{3} \cdot 1^3 - 1)
=23+(93)(131)=23+6(23)=23+6+23=43+6=4+183=223= \frac{2}{3} + (9 - 3) - (\frac{1}{3} - 1) = \frac{2}{3} + 6 - (-\frac{2}{3}) = \frac{2}{3} + 6 + \frac{2}{3} = \frac{4}{3} + 6 = \frac{4+18}{3} = \frac{22}{3}

3. 最終的な答え

(1) 13x3+34x2+2x+C\frac{1}{3}x^3 + \frac{3}{4}x^2 + 2x + C
(2) 35x512x4+C\frac{3}{5}x^5 - \frac{1}{2}x^4 + C
(3) 66
(4) 163\frac{16}{3}
(5) 1256-\frac{125}{6}
(6) 223\frac{22}{3}

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