$\int_{1}^{2} \sin(\frac{2}{3}\pi t + \frac{\pi}{6}) dt$ を計算します。

解析学定積分三角関数積分
2025/5/11

1. 問題の内容

12sin(23πt+π6)dt\int_{1}^{2} \sin(\frac{2}{3}\pi t + \frac{\pi}{6}) dt を計算します。

2. 解き方の手順

まず、積分を実行します。
sin(ax+b)\sin(ax + b) の積分は 1acos(ax+b)+C-\frac{1}{a}\cos(ax + b) + C です。
したがって、
sin(23πt+π6)dt=32πcos(23πt+π6)+C\int \sin(\frac{2}{3}\pi t + \frac{\pi}{6}) dt = -\frac{3}{2\pi} \cos(\frac{2}{3}\pi t + \frac{\pi}{6}) + C
次に、定積分を計算します。
12sin(23πt+π6)dt=[32πcos(23πt+π6)]12\int_{1}^{2} \sin(\frac{2}{3}\pi t + \frac{\pi}{6}) dt = [-\frac{3}{2\pi} \cos(\frac{2}{3}\pi t + \frac{\pi}{6})]_{1}^{2}
=32πcos(23π(2)+π6)(32πcos(23π(1)+π6))= -\frac{3}{2\pi} \cos(\frac{2}{3}\pi (2) + \frac{\pi}{6}) - (-\frac{3}{2\pi} \cos(\frac{2}{3}\pi (1) + \frac{\pi}{6}))
=32πcos(4π3+π6)+32πcos(2π3+π6)= -\frac{3}{2\pi} \cos(\frac{4\pi}{3} + \frac{\pi}{6}) + \frac{3}{2\pi} \cos(\frac{2\pi}{3} + \frac{\pi}{6})
=32πcos(8π6+π6)+32πcos(4π6+π6)= -\frac{3}{2\pi} \cos(\frac{8\pi}{6} + \frac{\pi}{6}) + \frac{3}{2\pi} \cos(\frac{4\pi}{6} + \frac{\pi}{6})
=32πcos(9π6)+32πcos(5π6)= -\frac{3}{2\pi} \cos(\frac{9\pi}{6}) + \frac{3}{2\pi} \cos(\frac{5\pi}{6})
=32πcos(3π2)+32πcos(5π6)= -\frac{3}{2\pi} \cos(\frac{3\pi}{2}) + \frac{3}{2\pi} \cos(\frac{5\pi}{6})
cos(3π2)=0\cos(\frac{3\pi}{2}) = 0 なので、
=32π0+32πcos(5π6)= -\frac{3}{2\pi} \cdot 0 + \frac{3}{2\pi} \cos(\frac{5\pi}{6})
=32πcos(5π6)= \frac{3}{2\pi} \cos(\frac{5\pi}{6})
cos(5π6)=32\cos(\frac{5\pi}{6}) = -\frac{\sqrt{3}}{2} なので、
=32π(32)= \frac{3}{2\pi} (-\frac{\sqrt{3}}{2})
=334π= -\frac{3\sqrt{3}}{4\pi}

3. 最終的な答え

334π-\frac{3\sqrt{3}}{4\pi}

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