次の6つの不定積分を計算します。
(1) ∫x(x+2)3dx (2) ∫xcos2xx+cos2xdx (3) ∫cos2xdx (4) ∫(sinx+sinx1)2dx (5) ∫sinmx⋅cosnxdx (ただし、m,n は自然数) (6) ∫(ex+e−x)2dx ## 解き方の手順
(1) ∫x(x+2)3dx x=t と置換すると、x=t2, dx=2tdt より、 \begin{align*} \label{eq:1} \int \frac{(t+2)^3}{t} 2t dt &= 2 \int (t+2)^3 dt \\ &= 2 \int (t^3 + 6t^2 + 12t + 8) dt \\ &= 2 \left( \frac{1}{4} t^4 + 2t^3 + 6t^2 + 8t \right) + C \\ &= \frac{1}{2} x^2 + 4x\sqrt{x} + 12x + 16\sqrt{x} + C\end{align*}
(2) ∫xcos2xx+cos2xdx=∫(cos2x1+x1)dx=∫(sec2x+x1)dx=tanx+ln∣x∣+C (3) ∫cos2xdx=∫21+cos2xdx=21x+41sin2x+C (4) ∫(sinx+sinx1)2dx=∫(sin2x+2+sin2x1)dx=∫(sin2x+2+csc2x)dx ∫sin2xdx=∫21−cos2xdx=21x−41sin2x+C ∫csc2xdx=−cotx+C よって、∫(sin2x+2+csc2x)dx=21x−41sin2x+2x−cotx+C=25x−41sin2x−cotx+C (5) ∫sinmxcosnxdx=21∫(sin(m+n)x+sin(m−n)x)dx 21∫(sin(m+n)x+sin(m−n)x)dx=21(−m+ncos(m+n)x−m−ncos(m−n)x)+C=−2(m+n)cos(m+n)x−2(m−n)cos(m−n)x+C (ただし、m=n) ∫sinmxcosmxdx=21∫sin2mxdx=−4mcos2mx+C (6) ∫(ex+e−x)2dx=∫(e2x+2+e−2x)dx=21e2x+2x−21e−2x+C ## 最終的な答え
(1) 21x2+4xx+12x+16x+C (2) tanx+ln∣x∣+C (3) 21x+41sin2x+C (4) 25x−41sin2x−cotx+C (5) −2(m+n)cos(m+n)x−2(m−n)cos(m−n)x+C (m=nのとき) または −4mcos2mx+C (m=nのとき) (6) 21e2x+2x−21e−2x+C