定積分 $\int_{0}^{1} x^2 e^{2x^3} dx$ を計算する問題です。$2x^3 = t$ と変数変換し、積分範囲を変更し、積分を計算します。

解析学定積分変数変換積分計算指数関数
2025/4/19

1. 問題の内容

定積分 01x2e2x3dx\int_{0}^{1} x^2 e^{2x^3} dx を計算する問題です。2x3=t2x^3 = t と変数変換し、積分範囲を変更し、積分を計算します。

2. 解き方の手順

ステップ1:変数変換
2x3=t2x^3 = t とおくと、dt=6x2dxdt = 6x^2 dx となります。したがって、x2dx=16dtx^2 dx = \frac{1}{6} dt
これは、問題文中の空欄8と空欄9にそれぞれ6と2が入ることを意味します。
ステップ2:積分範囲の変更
x=0x=0 のとき、t=2(0)3=0t = 2(0)^3 = 0
x=1x=1 のとき、t=2(1)3=2t = 2(1)^3 = 2
これは、問題文中の空欄10と空欄11にそれぞれ0と2が入ることを意味します。
ステップ3:定積分の計算
01x2e2x3dx=02et16dt=1602etdt=16[et]02=16(e2e0)=16(e21)\int_{0}^{1} x^2 e^{2x^3} dx = \int_{0}^{2} e^t \cdot \frac{1}{6} dt = \frac{1}{6} \int_{0}^{2} e^t dt = \frac{1}{6} [e^t]_{0}^{2} = \frac{1}{6} (e^2 - e^0) = \frac{1}{6} (e^2 - 1)
これは、問題文中の空欄12と空欄13にそれぞれ1と6が、空欄14と空欄15にそれぞれ2と1が入ることを意味します。

3. 最終的な答え

16(e21)\frac{1}{6}(e^2 - 1)

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