(1) $\int (-2) dx$ (2) $\int 5x^2 dx$ (3) $\int (2x-3) dx$ (4) $\int (x^2 - 4x + 3) dx$ (5) $\int (-2x^3 - 6x^2 - 2x + 5) dx$ (6) $\int (10x^4 - 9x^2 + 3) dx$ (7) $\int (3x+2)(3x-2) dx$ (8) $\int t(t+5) dt$ (9) $\int (u+1)(u-2) du$ (10) $\int \frac{1}{x^2} dx$ (11) $\int \frac{1}{\sqrt{x}} dx$ (12) $\int (1+2\sin x) dx$ (13) $\int (3\sin x - 4\cos x) dx$ (14) $\int (2e^x - x^2 + 3) dx$

解析学不定積分積分部分積分三角関数指数関数対数関数
2025/6/15
はい、承知いたしました。それでは、画像に写っている数学の問題を解きます。
**

1. 問題の内容**

1. 次の不定積分を求めよ。

(1) (2)dx\int (-2) dx
(2) 5x2dx\int 5x^2 dx
(3) (2x3)dx\int (2x-3) dx
(4) (x24x+3)dx\int (x^2 - 4x + 3) dx
(5) (2x36x22x+5)dx\int (-2x^3 - 6x^2 - 2x + 5) dx
(6) (10x49x2+3)dx\int (10x^4 - 9x^2 + 3) dx
(7) (3x+2)(3x2)dx\int (3x+2)(3x-2) dx
(8) t(t+5)dt\int t(t+5) dt
(9) (u+1)(u2)du\int (u+1)(u-2) du
(10) 1x2dx\int \frac{1}{x^2} dx
(11) 1xdx\int \frac{1}{\sqrt{x}} dx
(12) (1+2sinx)dx\int (1+2\sin x) dx
(13) (3sinx4cosx)dx\int (3\sin x - 4\cos x) dx
(14) (2exx2+3)dx\int (2e^x - x^2 + 3) dx

2. 次の不定積分を求めよ。

(1) xsinxdx\int x \cdot \sin x dx
(2) xexdx\int x \cdot e^x dx
(3) xlogxdx\int x \cdot \log x dx
(4) xeλxdx\int x \cdot e^{-\lambda x} dx (ただし、λ>0\lambda > 0 の定数)
**

2. 解き方の手順**

1. の不定積分を求めます。

(1) (2)dx=2x+C\int (-2) dx = -2x + C
(2) 5x2dx=5x33+C=53x3+C\int 5x^2 dx = 5 \cdot \frac{x^3}{3} + C = \frac{5}{3}x^3 + C
(3) (2x3)dx=2x223x+C=x23x+C\int (2x-3) dx = 2 \cdot \frac{x^2}{2} - 3x + C = x^2 - 3x + C
(4) (x24x+3)dx=x334x22+3x+C=13x32x2+3x+C\int (x^2 - 4x + 3) dx = \frac{x^3}{3} - 4 \cdot \frac{x^2}{2} + 3x + C = \frac{1}{3}x^3 - 2x^2 + 3x + C
(5) (2x36x22x+5)dx=2x446x332x22+5x+C=12x42x3x2+5x+C\int (-2x^3 - 6x^2 - 2x + 5) dx = -2 \cdot \frac{x^4}{4} - 6 \cdot \frac{x^3}{3} - 2 \cdot \frac{x^2}{2} + 5x + C = -\frac{1}{2}x^4 - 2x^3 - x^2 + 5x + C
(6) (10x49x2+3)dx=10x559x33+3x+C=2x53x3+3x+C\int (10x^4 - 9x^2 + 3) dx = 10 \cdot \frac{x^5}{5} - 9 \cdot \frac{x^3}{3} + 3x + C = 2x^5 - 3x^3 + 3x + C
(7) (3x+2)(3x2)dx=(9x24)dx=9x334x+C=3x34x+C\int (3x+2)(3x-2) dx = \int (9x^2 - 4) dx = 9 \cdot \frac{x^3}{3} - 4x + C = 3x^3 - 4x + C
(8) t(t+5)dt=(t2+5t)dt=t33+5t22+C=13t3+52t2+C\int t(t+5) dt = \int (t^2 + 5t) dt = \frac{t^3}{3} + 5 \cdot \frac{t^2}{2} + C = \frac{1}{3}t^3 + \frac{5}{2}t^2 + C
(9) (u+1)(u2)du=(u2u2)du=u33u222u+C\int (u+1)(u-2) du = \int (u^2 - u - 2) du = \frac{u^3}{3} - \frac{u^2}{2} - 2u + C
(10) 1x2dx=x2dx=x11+C=1x+C\int \frac{1}{x^2} dx = \int x^{-2} dx = \frac{x^{-1}}{-1} + C = -\frac{1}{x} + C
(11) 1xdx=x12dx=x1212+C=2x+C\int \frac{1}{\sqrt{x}} dx = \int x^{-\frac{1}{2}} dx = \frac{x^{\frac{1}{2}}}{\frac{1}{2}} + C = 2\sqrt{x} + C
(12) (1+2sinx)dx=x2cosx+C\int (1+2\sin x) dx = x - 2\cos x + C
(13) (3sinx4cosx)dx=3cosx4sinx+C\int (3\sin x - 4\cos x) dx = -3\cos x - 4\sin x + C
(14) (2exx2+3)dx=2exx33+3x+C\int (2e^x - x^2 + 3) dx = 2e^x - \frac{x^3}{3} + 3x + C

2. の不定積分を求めます。部分積分を使います。

(1) xsinxdx\int x \cdot \sin x dx
u=xu = x, dv=sinxdxdv = \sin x dx
du=dxdu = dx, v=cosxv = -\cos x
xsinxdx=xcosx(cosx)dx=xcosx+cosxdx=xcosx+sinx+C\int x \sin x dx = -x\cos x - \int (-\cos x) dx = -x\cos x + \int \cos x dx = -x\cos x + \sin x + C
(2) xexdx\int x \cdot e^x dx
u=xu = x, dv=exdxdv = e^x dx
du=dxdu = dx, v=exv = e^x
xexdx=xexexdx=xexex+C\int x e^x dx = xe^x - \int e^x dx = xe^x - e^x + C
(3) xlogxdx\int x \cdot \log x dx
u=logxu = \log x, dv=xdxdv = x dx
du=1xdxdu = \frac{1}{x} dx, v=x22v = \frac{x^2}{2}
xlogxdx=x22logxx221xdx=x22logxx2dx=x22logxx24+C\int x \log x dx = \frac{x^2}{2} \log x - \int \frac{x^2}{2} \cdot \frac{1}{x} dx = \frac{x^2}{2} \log x - \int \frac{x}{2} dx = \frac{x^2}{2} \log x - \frac{x^2}{4} + C
(4) xeλxdx\int x \cdot e^{-\lambda x} dx
u=xu = x, dv=eλxdxdv = e^{-\lambda x} dx
du=dxdu = dx, v=1λeλxv = -\frac{1}{\lambda}e^{-\lambda x}
xeλxdx=xλeλx1λeλxdx=xλeλx+1λeλxdx=xλeλx+1λ(1λeλx)+C=xλeλx1λ2eλx+C=1λeλx(x+1λ)+C\int x e^{-\lambda x} dx = -\frac{x}{\lambda}e^{-\lambda x} - \int -\frac{1}{\lambda}e^{-\lambda x} dx = -\frac{x}{\lambda}e^{-\lambda x} + \frac{1}{\lambda} \int e^{-\lambda x} dx = -\frac{x}{\lambda}e^{-\lambda x} + \frac{1}{\lambda} \cdot (-\frac{1}{\lambda} e^{-\lambda x}) + C = -\frac{x}{\lambda}e^{-\lambda x} - \frac{1}{\lambda^2} e^{-\lambda x} + C = -\frac{1}{\lambda}e^{-\lambda x}(x+\frac{1}{\lambda}) + C
**

3. 最終的な答え**

1. (1) $-2x + C$

(2) 53x3+C\frac{5}{3}x^3 + C
(3) x23x+Cx^2 - 3x + C
(4) 13x32x2+3x+C\frac{1}{3}x^3 - 2x^2 + 3x + C
(5) 12x42x3x2+5x+C-\frac{1}{2}x^4 - 2x^3 - x^2 + 5x + C
(6) 2x53x3+3x+C2x^5 - 3x^3 + 3x + C
(7) 3x34x+C3x^3 - 4x + C
(8) 13t3+52t2+C\frac{1}{3}t^3 + \frac{5}{2}t^2 + C
(9) u33u222u+C\frac{u^3}{3} - \frac{u^2}{2} - 2u + C
(10) 1x+C-\frac{1}{x} + C
(11) 2x+C2\sqrt{x} + C
(12) x2cosx+Cx - 2\cos x + C
(13) 3cosx4sinx+C-3\cos x - 4\sin x + C
(14) 2exx33+3x+C2e^x - \frac{x^3}{3} + 3x + C

2. (1) $-x\cos x + \sin x + C$

(2) xexex+Cxe^x - e^x + C
(3) x22logxx24+C\frac{x^2}{2} \log x - \frac{x^2}{4} + C
(4) 1λeλx(x+1λ)+C-\frac{1}{\lambda}e^{-\lambda x}(x+\frac{1}{\lambda}) + C

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