問題は定積分 $\int_{2}^{2\sqrt{3}} \frac{dx}{\sqrt{16-x^2}}$ を計算することです。

解析学定積分積分arcsin三角関数
2025/6/3

1. 問題の内容

問題は定積分 223dx16x2\int_{2}^{2\sqrt{3}} \frac{dx}{\sqrt{16-x^2}} を計算することです。

2. 解き方の手順

dxa2x2=arcsin(xa)+C\int \frac{dx}{\sqrt{a^2-x^2}} = \arcsin(\frac{x}{a}) + C の公式を利用します。
この問題の場合、a2=16a^2 = 16 なので、a=4a = 4 となります。
したがって、
dx16x2=arcsin(x4)+C\int \frac{dx}{\sqrt{16-x^2}} = \arcsin(\frac{x}{4}) + C
定積分を計算すると、
223dx16x2=[arcsin(x4)]223\int_{2}^{2\sqrt{3}} \frac{dx}{\sqrt{16-x^2}} = \left[ \arcsin(\frac{x}{4}) \right]_{2}^{2\sqrt{3}}
=arcsin(234)arcsin(24)= \arcsin(\frac{2\sqrt{3}}{4}) - \arcsin(\frac{2}{4})
=arcsin(32)arcsin(12)= \arcsin(\frac{\sqrt{3}}{2}) - \arcsin(\frac{1}{2})
arcsin(32)=π3\arcsin(\frac{\sqrt{3}}{2}) = \frac{\pi}{3}
arcsin(12)=π6\arcsin(\frac{1}{2}) = \frac{\pi}{6}
したがって、
223dx16x2=π3π6=2π6π6=π6\int_{2}^{2\sqrt{3}} \frac{dx}{\sqrt{16-x^2}} = \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{6} = \frac{2\pi}{6} - \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{6}

3. 最終的な答え

π6\frac{\pi}{6}

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