(7) の問題は、$\int x\sqrt{x} \, dx$ を計算することです。 (8) の問題は、$\int \frac{\sqrt{x}}{x} \, dx$ を計算することです。

解析学積分不定積分べき乗則
2025/6/23
はい、承知いたしました。

1. 問題の内容

(7) の問題は、xxdx\int x\sqrt{x} \, dx を計算することです。
(8) の問題は、xxdx\int \frac{\sqrt{x}}{x} \, dx を計算することです。

2. 解き方の手順

(7) の問題
xxdx\int x\sqrt{x} \, dx を計算します。
まず、xxx\sqrt{x}xx のべき乗の形で表します。
xx=xx12=x1+12=x32x\sqrt{x} = x \cdot x^{\frac{1}{2}} = x^{1 + \frac{1}{2}} = x^{\frac{3}{2}}
したがって、積分は次のようになります。
x32dx\int x^{\frac{3}{2}} \, dx
べき乗則を用いて積分します。
xndx=xn+1n+1+C\int x^n \, dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C
ここで、n=32n = \frac{3}{2} なので、n+1=32+1=52n+1 = \frac{3}{2} + 1 = \frac{5}{2} です。
したがって、
x32dx=x5252+C=25x52+C\int x^{\frac{3}{2}} \, dx = \frac{x^{\frac{5}{2}}}{\frac{5}{2}} + C = \frac{2}{5}x^{\frac{5}{2}} + C
(8) の問題
xxdx\int \frac{\sqrt{x}}{x} \, dx を計算します。
まず、被積分関数を簡略化します。
xx=x12x=x121=x12\frac{\sqrt{x}}{x} = \frac{x^{\frac{1}{2}}}{x} = x^{\frac{1}{2} - 1} = x^{-\frac{1}{2}}
したがって、積分は次のようになります。
x12dx\int x^{-\frac{1}{2}} \, dx
べき乗則を用いて積分します。
xndx=xn+1n+1+C\int x^n \, dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C
ここで、n=12n = -\frac{1}{2} なので、n+1=12+1=12n+1 = -\frac{1}{2} + 1 = \frac{1}{2} です。
したがって、
x12dx=x1212+C=2x12+C=2x+C\int x^{-\frac{1}{2}} \, dx = \frac{x^{\frac{1}{2}}}{\frac{1}{2}} + C = 2x^{\frac{1}{2}} + C = 2\sqrt{x} + C

3. 最終的な答え

(7) の答え:25x52+C\frac{2}{5}x^{\frac{5}{2}} + C
(8) の答え:2x+C2\sqrt{x} + C

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