与えられた等式 $f(x) = x + \int_0^2 f(t) dt$ を満たす関数 $f(x)$ を求める問題です。

解析学積分方程式定積分関数
2025/4/20

1. 問題の内容

与えられた等式 f(x)=x+02f(t)dtf(x) = x + \int_0^2 f(t) dt を満たす関数 f(x)f(x) を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、定積分 02f(t)dt\int_0^2 f(t) dt は定数であることに注目します。
この定数を AA と置くと、
A=02f(t)dtA = \int_0^2 f(t) dt
となります。
このとき、f(x)f(x)
f(x)=x+Af(x) = x + A
と表せます。
次に、この f(x)f(x)AA の定義式に代入します。
A=02f(t)dt=02(t+A)dtA = \int_0^2 f(t) dt = \int_0^2 (t+A) dt
積分を実行すると、
A=[12t2+At]02=(12(2)2+A(2))(12(0)2+A(0))=2+2AA = [\frac{1}{2}t^2 + At]_0^2 = (\frac{1}{2}(2)^2 + A(2)) - (\frac{1}{2}(0)^2 + A(0)) = 2 + 2A
よって、A=2+2AA = 2 + 2A より、 A=2A = -2 となります。
これを f(x)=x+Af(x) = x + A に代入すると、
f(x)=x2f(x) = x - 2
となります。

3. 最終的な答え

f(x)=x2f(x) = x - 2

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