定積分 $\int_{-1}^{0} x(x^2 - 1)^3 dx$ の値を求める問題です。変数変換 $x^2 - 1 = t$ を用いて計算を進めています。

解析学定積分変数変換積分計算
2025/6/9

1. 問題の内容

定積分 10x(x21)3dx\int_{-1}^{0} x(x^2 - 1)^3 dx の値を求める問題です。変数変換 x21=tx^2 - 1 = t を用いて計算を進めています。

2. 解き方の手順

まず、x21=tx^2 - 1 = t と置換します。このとき、2xdx=dt2x dx = dt となり、xdx=12dtx dx = \frac{1}{2} dt となります。
次に、積分区間を変更します。
x=1x = -1 のとき、t=(1)21=11=0t = (-1)^2 - 1 = 1 - 1 = 0
x=0x = 0 のとき、t=(0)21=01=1t = (0)^2 - 1 = 0 - 1 = -1
したがって、積分区間は 00 から 1-1 に変わります。
したがって、A=0A = 0B=1B = -1 となります。
10x(x21)3dx=01t3(12dt)=1201t3dt\int_{-1}^{0} x(x^2 - 1)^3 dx = \int_{0}^{-1} t^3 (\frac{1}{2} dt) = \frac{1}{2} \int_{0}^{-1} t^3 dt
1201t3dt=12[14t4]01=18[t4]01=18((1)404)=18(10)=18\frac{1}{2} \int_{0}^{-1} t^3 dt = \frac{1}{2} [\frac{1}{4} t^4 ]_{0}^{-1} = \frac{1}{8} [t^4]_{0}^{-1} = \frac{1}{8} ( (-1)^4 - 0^4) = \frac{1}{8} (1 - 0) = \frac{1}{8}
したがって、C=1C=1D=8D=8E=1E=1F=8F=8

3. 最終的な答え

A: 0
B: -1
C: 1
D: 8
E: 1
F: 8

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