与えられた5つの定積分の値を計算する問題です。 (1) $\int_{0}^{1} (x^2 - 3x + 1) dx$ (2) $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin 2x dx$ (3) $\int_{0}^{1} e^{2x} dx$ (4) $\int_{0}^{3} \sqrt{x+1} dx$ (5) $\int_{2}^{4} \frac{1}{x-1} dx$

解析学定積分積分計算指数関数三角関数対数関数
2025/6/13

1. 問題の内容

与えられた5つの定積分の値を計算する問題です。
(1) 01(x23x+1)dx\int_{0}^{1} (x^2 - 3x + 1) dx
(2) 0π2sin2xdx\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin 2x dx
(3) 01e2xdx\int_{0}^{1} e^{2x} dx
(4) 03x+1dx\int_{0}^{3} \sqrt{x+1} dx
(5) 241x1dx\int_{2}^{4} \frac{1}{x-1} dx

2. 解き方の手順

(1)
01(x23x+1)dx=[13x332x2+x]01=(1332+1)(0)=29+66=16\int_{0}^{1} (x^2 - 3x + 1) dx = [\frac{1}{3}x^3 - \frac{3}{2}x^2 + x]_{0}^{1} = (\frac{1}{3} - \frac{3}{2} + 1) - (0) = \frac{2 - 9 + 6}{6} = -\frac{1}{6}
(2)
0π2sin2xdx=[12cos2x]0π2=12cosπ(12cos0)=12(1)+12(1)=12+12=1\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin 2x dx = [-\frac{1}{2}\cos 2x]_{0}^{\frac{\pi}{2}} = -\frac{1}{2}\cos \pi - (-\frac{1}{2}\cos 0) = -\frac{1}{2}(-1) + \frac{1}{2}(1) = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} = 1
(3)
01e2xdx=[12e2x]01=12e212e0=12e212=e212\int_{0}^{1} e^{2x} dx = [\frac{1}{2}e^{2x}]_{0}^{1} = \frac{1}{2}e^{2} - \frac{1}{2}e^{0} = \frac{1}{2}e^2 - \frac{1}{2} = \frac{e^2 - 1}{2}
(4)
03x+1dx=03(x+1)12dx=[23(x+1)32]03=23(432)23(132)=23(8)23(1)=16323=143\int_{0}^{3} \sqrt{x+1} dx = \int_{0}^{3} (x+1)^{\frac{1}{2}} dx = [\frac{2}{3}(x+1)^{\frac{3}{2}}]_{0}^{3} = \frac{2}{3}(4^{\frac{3}{2}}) - \frac{2}{3}(1^{\frac{3}{2}}) = \frac{2}{3}(8) - \frac{2}{3}(1) = \frac{16}{3} - \frac{2}{3} = \frac{14}{3}
(5)
241x1dx=[lnx1]24=ln41ln21=ln3ln1=ln30=ln3\int_{2}^{4} \frac{1}{x-1} dx = [\ln|x-1|]_{2}^{4} = \ln|4-1| - \ln|2-1| = \ln 3 - \ln 1 = \ln 3 - 0 = \ln 3

3. 最終的な答え

(1) 16-\frac{1}{6}
(2) 11
(3) e212\frac{e^2 - 1}{2}
(4) 143\frac{14}{3}
(5) ln3\ln 3

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