次の定積分を求めます。 (1) $\int_{1}^{e} \frac{1}{x} dx$ (2) $\int_{1}^{2} \frac{1}{y^3} dy$ (3) $\int_{1}^{2} (x^3 - 3x^2 + \frac{1}{\sqrt{x}}) dx$ (4) $\int_{0}^{\pi} (2\sin{x} + 3\cos{x}) dx$ (5) $\int_{0}^{1} e^x dx$ (6) $\int_{0}^{\log{a}} e^x dx$

解析学定積分積分関数指数関数対数関数三角関数
2025/6/23

1. 問題の内容

次の定積分を求めます。
(1) 1e1xdx\int_{1}^{e} \frac{1}{x} dx
(2) 121y3dy\int_{1}^{2} \frac{1}{y^3} dy
(3) 12(x33x2+1x)dx\int_{1}^{2} (x^3 - 3x^2 + \frac{1}{\sqrt{x}}) dx
(4) 0π(2sinx+3cosx)dx\int_{0}^{\pi} (2\sin{x} + 3\cos{x}) dx
(5) 01exdx\int_{0}^{1} e^x dx
(6) 0logaexdx\int_{0}^{\log{a}} e^x dx

2. 解き方の手順

(1)
1e1xdx=[logx]1e=logelog1=10=1\int_{1}^{e} \frac{1}{x} dx = [\log|x|]_{1}^{e} = \log{e} - \log{1} = 1 - 0 = 1
(2)
121y3dy=12y3dy=[y22]12=[12y2]12=12(22)(12(12))=18+12=1+48=38\int_{1}^{2} \frac{1}{y^3} dy = \int_{1}^{2} y^{-3} dy = [\frac{y^{-2}}{-2}]_{1}^{2} = [-\frac{1}{2y^2}]_{1}^{2} = -\frac{1}{2(2^2)} - (-\frac{1}{2(1^2)}) = -\frac{1}{8} + \frac{1}{2} = \frac{-1 + 4}{8} = \frac{3}{8}
(3)
12(x33x2+1x)dx=12(x33x2+x12)dx=[x44x3+2x12]12=(24423+22)(14413+21)=(48+22)(141+2)=4+2214+12=514+22=214+22\int_{1}^{2} (x^3 - 3x^2 + \frac{1}{\sqrt{x}}) dx = \int_{1}^{2} (x^3 - 3x^2 + x^{-\frac{1}{2}}) dx = [\frac{x^4}{4} - x^3 + 2x^{\frac{1}{2}}]_{1}^{2} = (\frac{2^4}{4} - 2^3 + 2\sqrt{2}) - (\frac{1^4}{4} - 1^3 + 2\sqrt{1}) = (4 - 8 + 2\sqrt{2}) - (\frac{1}{4} - 1 + 2) = -4 + 2\sqrt{2} - \frac{1}{4} + 1 - 2 = -5 - \frac{1}{4} + 2\sqrt{2} = -\frac{21}{4} + 2\sqrt{2}
(4)
0π(2sinx+3cosx)dx=[2cosx+3sinx]0π=(2cosπ+3sinπ)(2cos0+3sin0)=(2(1)+3(0))(2(1)+3(0))=2(2)=4\int_{0}^{\pi} (2\sin{x} + 3\cos{x}) dx = [-2\cos{x} + 3\sin{x}]_{0}^{\pi} = (-2\cos{\pi} + 3\sin{\pi}) - (-2\cos{0} + 3\sin{0}) = (-2(-1) + 3(0)) - (-2(1) + 3(0)) = 2 - (-2) = 4
(5)
01exdx=[ex]01=e1e0=e1\int_{0}^{1} e^x dx = [e^x]_{0}^{1} = e^1 - e^0 = e - 1
(6)
0logaexdx=[ex]0loga=elogae0=a1\int_{0}^{\log{a}} e^x dx = [e^x]_{0}^{\log{a}} = e^{\log{a}} - e^0 = a - 1

3. 最終的な答え

(1) 1
(2) 3/8
(3) 214+22-\frac{21}{4} + 2\sqrt{2}
(4) 4
(5) e1e-1
(6) a1a-1

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