一つ目の問題は不定積分 $\int 3 \cos^2(2x) dx$ を計算し、空欄を埋める問題です。 二つ目の問題は不定積分 $\int \frac{1}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x-1}} dx$ を計算し、空欄を埋める問題です。

解析学積分不定積分三角関数有理化
2025/6/8
はい、承知しました。問題文を解いていきます。

1. 問題の内容

一つ目の問題は不定積分 3cos2(2x)dx\int 3 \cos^2(2x) dx を計算し、空欄を埋める問題です。
二つ目の問題は不定積分 1x+1+x1dx\int \frac{1}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x-1}} dx を計算し、空欄を埋める問題です。

2. 解き方の手順

一つ目の問題:
まず、cos2(2x)\cos^2(2x) を半角の公式を用いて変換します。
cos2(2x)=1+cos(4x)2\cos^2(2x) = \frac{1 + \cos(4x)}{2}
したがって、
3cos2(2x)dx=31+cos(4x)2dx=32(1+cos(4x))dx\int 3 \cos^2(2x) dx = \int 3 \cdot \frac{1 + \cos(4x)}{2} dx = \int \frac{3}{2} (1 + \cos(4x)) dx
=32(1+cos(4x))dx=32(x+14sin(4x))+C= \frac{3}{2} \int (1 + \cos(4x)) dx = \frac{3}{2} (x + \frac{1}{4} \sin(4x)) + C
=32x+38sin(4x)+C= \frac{3}{2}x + \frac{3}{8} \sin(4x) + C
したがって、A=1, B=cos, C=2, D=3, E=8, F=sin, G=4
二つ目の問題:
まず、被積分関数の分母を有理化します。
1x+1+x1=x+1x1(x+1+x1)(x+1x1)=x+1x1(x+1)(x1)=x+1x12\frac{1}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x-1}} = \frac{\sqrt{x+1}-\sqrt{x-1}}{(\sqrt{x+1}+\sqrt{x-1})(\sqrt{x+1}-\sqrt{x-1})} = \frac{\sqrt{x+1}-\sqrt{x-1}}{(x+1)-(x-1)} = \frac{\sqrt{x+1}-\sqrt{x-1}}{2}
したがって、
1x+1+x1dx=12(x+1x1)dx=12((x+1)1/2(x1)1/2)dx\int \frac{1}{\sqrt{x+1}+\sqrt{x-1}} dx = \int \frac{1}{2} (\sqrt{x+1}-\sqrt{x-1}) dx = \frac{1}{2} \int ((x+1)^{1/2} - (x-1)^{1/2}) dx
=12(23(x+1)3/223(x1)3/2)+C=13((x+1)3/2(x1)3/2)+C= \frac{1}{2} (\frac{2}{3}(x+1)^{3/2} - \frac{2}{3}(x-1)^{3/2}) + C = \frac{1}{3}((x+1)^{3/2} - (x-1)^{3/2}) + C
したがって、A=2, B=3, C=3/2

3. 最終的な答え

一つ目の問題:
A=1
B=cos
C=2
D=3
E=8
F=sin
G=4
二つ目の問題:
A=2
B=3
C=3/2

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