(1) I=∫8+7cosx−4sinx1dx の解き方: 半角の公式 cosx=1+t21−t2, sinx=1+t22t, dx=1+t22dt を用いて、積分変数を t=tan2x に変換します。 \begin{align*}
I &= \int \frac{1}{8 + 7(\frac{1 - t^2}{1 + t^2}) - 4(\frac{2t}{1 + t^2})} \frac{2}{1 + t^2} dt \\
&= \int \frac{2}{8(1 + t^2) + 7(1 - t^2) - 8t} dt \\
&= \int \frac{2}{8 + 8t^2 + 7 - 7t^2 - 8t} dt \\
&= \int \frac{2}{t^2 - 8t + 15} dt \\
&= 2 \int \frac{1}{(t - 3)(t - 5)} dt \\
&= 2 \int \frac{-1/2}{t - 3} + \frac{1/2}{t - 5} dt \\
&= -\int \frac{1}{t - 3} dt + \int \frac{1}{t - 5} dt \\
&= -\log{|t - 3|} + \log{|t - 5|} + C \\
&= \log{\left|\frac{t - 5}{t - 3}\right|} + C \\
&= \log{\left|\frac{\tan{\frac{x}{2}} - 5}{\tan{\frac{x}{2}} - 3}\right|} + C
\end{align*}
(2) J=∫eee6x(logx)2+28dx の解き方: u=logx とおくと、dxdu=x1 より dx=xdu。 積分範囲は x=ee=e3/2 のとき u=loge3/2=23、 x=e6 のとき u=loge6=6。 \begin{align*}
J &= \int_{3/2}^{6} \sqrt{u^2 + 28} du \\
\end{align*}
ここで u=27sinhv とおくと、du=27coshvdv。 u2+28=28sinh2v+28=28(sinh2v+1)=28cosh2v u2+28=27coshv u=23 のとき sinhv1=473 u=6 のとき sinhv2=276=73 \begin{align*}
J &= \int_{v_1}^{v_2} 2\sqrt{7}\cosh{v} \cdot 2\sqrt{7}\cosh{v} dv \\
&= 28 \int_{v_1}^{v_2} \cosh^2{v} dv \\
&= 28 \int_{v_1}^{v_2} \frac{1 + \cosh{2v}}{2} dv \\
&= 14 \int_{v_1}^{v_2} 1 + \cosh{2v} dv \\
&= 14 \left[ v + \frac{1}{2}\sinh{2v} \right]_{v_1}^{v_2} \\
&= 14 \left[ v + \sinh{v}\cosh{v} \right]_{v_1}^{v_2}
\end{align*}
sinhv1=473, coshv1=1+sinh2v1=1+16⋅79=112112+9=112121=4711 sinhv2=73, coshv2=1+79=716=74 v1=arcsinh(473), v2=arcsinh(73) J=14[arcsinh(73)+73⋅74−arcsinh(473)−473⋅4711] =14[arcsinh(73)+712−arcsinh(473)−16⋅733] =14[arcsinh(73)−arcsinh(473)+712−11233] =14[arcsinh(73)−arcsinh(473)+112192−33] =14[arcsinh(73)−arcsinh(473)+112159] =14[arcsinh(73)−arcsinh(473)+112159] =14arcsinh(73)−14arcsinh(473)+8159 =14log(73+79+1)−14log(473+16⋅79+1)+8159 =14log(73+74)−14log(473+4711)+8159 =14log(77)−14log(4714)+8159 =14log(7)−14log(277)+8159 =14log(7)−14log(27)+8159 =14(log7−log7+log2)+8159 =14log2+8159