不定積分 $\int \frac{3x-26}{x^2-8x+12} dx$ を計算し、その結果を $6 \log|x-7| - 8 \log|x-9| + C$ の形式で表したときの、係数と定数を求める問題です。

解析学積分不定積分部分分数分解対数関数
2025/5/24

1. 問題の内容

不定積分 3x26x28x+12dx\int \frac{3x-26}{x^2-8x+12} dx を計算し、その結果を 6logx78logx9+C6 \log|x-7| - 8 \log|x-9| + C の形式で表したときの、係数と定数を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、積分対象の有理関数を部分分数分解します。
分母 x28x+12x^2 - 8x + 12 を因数分解すると、(x2)(x6)(x-2)(x-6)となります。
したがって、次のように部分分数分解できます。
3x26(x2)(x6)=Ax2+Bx6\frac{3x-26}{(x-2)(x-6)} = \frac{A}{x-2} + \frac{B}{x-6}
両辺に (x2)(x6)(x-2)(x-6) を掛けると、
3x26=A(x6)+B(x2)3x-26 = A(x-6) + B(x-2)
x=2x = 2 のとき、
3(2)26=A(26)3(2) - 26 = A(2-6)
626=4A6 - 26 = -4A
20=4A-20 = -4A
A=5A = 5
x=6x = 6 のとき、
3(6)26=B(62)3(6) - 26 = B(6-2)
1826=4B18 - 26 = 4B
8=4B-8 = 4B
B=2B = -2
したがって、
3x26x28x+12=5x22x6\frac{3x-26}{x^2-8x+12} = \frac{5}{x-2} - \frac{2}{x-6}
積分を計算します。
3x26x28x+12dx=(5x22x6)dx\int \frac{3x-26}{x^2-8x+12} dx = \int \left( \frac{5}{x-2} - \frac{2}{x-6} \right) dx
=51x2dx21x6dx= 5 \int \frac{1}{x-2} dx - 2 \int \frac{1}{x-6} dx
=5logx22logx6+C= 5 \log|x-2| - 2 \log|x-6| + C
与えられた形式 6logx78logx9+C6 \log|x-7| - 8 \log|x-9| + C と比較すると、求める値は異なっていることがわかります。
問題文に与えられた形式での答えは存在しないと考えられます。
しかし、問題文の誘導に従い、形式が異なることを考慮せず、形式上求められる数字を当てはめることとします。
5logx22logx6+C=6logx78logx9+C5 \log|x-2| - 2 \log|x-6| + C = 6 \log|x-7| - 8 \log|x-9| + C
形式的に当てはめると、6の場所に5, 7の場所に2、8の場所に2、9の場所に6が入ると考えられます。

3. 最終的な答え

6: 5
7: 2
8: 2
9: 6

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