与えられた2つの関数を$x$について微分し、$y' = Ax \cos(Bx)$と$F'(x) = e^x - C$の形式で答えを求めます。ここで$A$, $B$, $C$はそれぞれ数字が入る部分です。

解析学微分積分微積分学の基本定理部分積分
2025/3/29

1. 問題の内容

与えられた2つの関数をxxについて微分し、y=Axcos(Bx)y' = Ax \cos(Bx)F(x)=exCF'(x) = e^x - Cの形式で答えを求めます。ここでAA, BB, CCはそれぞれ数字が入る部分です。

2. 解き方の手順

(1) 関数y=1x2tcos(3t)dty = \int_1^x 2t \cos(3t) dtを微分します。微積分学の基本定理によれば、
ddxaxf(t)dt=f(x)\frac{d}{dx} \int_a^x f(t) dt = f(x)
したがって、
y=ddx1x2tcos(3t)dt=2xcos(3x)y' = \frac{d}{dx} \int_1^x 2t \cos(3t) dt = 2x \cos(3x)
よって、A=2A = 2B=3B = 3となります。
(2) 関数F(x)=0x(xt)etdtF(x) = \int_0^x (x-t)e^t dtを微分します。まず積分を計算します。
F(x)=0x(xt)etdt=0xxetdt0xtetdt=x0xetdt0xtetdtF(x) = \int_0^x (x-t)e^t dt = \int_0^x xe^t dt - \int_0^x te^t dt = x\int_0^x e^t dt - \int_0^x te^t dt
0xetdt=[et]0x=ex1\int_0^x e^t dt = [e^t]_0^x = e^x - 1
0xtetdt\int_0^x te^t dt を部分積分で計算します。u=tu=t, dv=etdtdv=e^t dtとすると、du=dtdu=dt, v=etv=e^tなので、
0xtetdt=[tet]0x0xetdt=xex(ex1)=xexex+1\int_0^x te^t dt = [te^t]_0^x - \int_0^x e^t dt = xe^x - (e^x - 1) = xe^x - e^x + 1
したがって、
F(x)=x(ex1)(xexex+1)=xexxxex+ex1=exx1F(x) = x(e^x - 1) - (xe^x - e^x + 1) = xe^x - x - xe^x + e^x - 1 = e^x - x - 1
F(x)=ddx(exx1)=ex1F'(x) = \frac{d}{dx}(e^x - x - 1) = e^x - 1
よって、C=1C = 1となります。

3. 最終的な答え

(1) y=2xcos(3x)y' = 2x \cos(3x)
(2) F(x)=ex1F'(x) = e^x - 1

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