与えられた8つの不定積分を計算します。 (1) $\int (3x^3 - 2x^2) dx$ (2) $\int (x+2)^2 dx$ (3) $\int \frac{x+2}{x^3} dx$ (4) $\int \frac{x+2}{\sqrt{x}} dx$ (5) $\int x(\sqrt{x}+1)^2 dx$ (6) $\int x(2\sqrt{x}-3)^2 dx$ (7) $\int (\sqrt{x} + \frac{1}{x})^2 dx$ (8) $\int \sqrt{x}(x+1)^2 dx$

解析学不定積分積分関数
2025/6/23

1. 問題の内容

与えられた8つの不定積分を計算します。
(1) (3x32x2)dx\int (3x^3 - 2x^2) dx
(2) (x+2)2dx\int (x+2)^2 dx
(3) x+2x3dx\int \frac{x+2}{x^3} dx
(4) x+2xdx\int \frac{x+2}{\sqrt{x}} dx
(5) x(x+1)2dx\int x(\sqrt{x}+1)^2 dx
(6) x(2x3)2dx\int x(2\sqrt{x}-3)^2 dx
(7) (x+1x)2dx\int (\sqrt{x} + \frac{1}{x})^2 dx
(8) x(x+1)2dx\int \sqrt{x}(x+1)^2 dx

2. 解き方の手順

(1) (3x32x2)dx\int (3x^3 - 2x^2) dx
積分を計算します。
3x3dx2x2dx=3x3dx2x2dx=3x442x33+C\int 3x^3 dx - \int 2x^2 dx = 3\int x^3 dx - 2\int x^2 dx = 3\cdot \frac{x^4}{4} - 2\cdot \frac{x^3}{3} + C
(2) (x+2)2dx\int (x+2)^2 dx
(x+2)2=x2+4x+4(x+2)^2 = x^2 + 4x + 4を展開します。
(x2+4x+4)dx=x2dx+4xdx+4dx=x33+4x22+4x+C=x33+2x2+4x+C\int (x^2 + 4x + 4) dx = \int x^2 dx + 4\int x dx + 4\int dx = \frac{x^3}{3} + 4\cdot \frac{x^2}{2} + 4x + C = \frac{x^3}{3} + 2x^2 + 4x + C
(3) x+2x3dx\int \frac{x+2}{x^3} dx
x+2x3=xx3+2x3=1x2+2x3=x2+2x3\frac{x+2}{x^3} = \frac{x}{x^3} + \frac{2}{x^3} = \frac{1}{x^2} + \frac{2}{x^3} = x^{-2} + 2x^{-3}
(x2+2x3)dx=x2dx+2x3dx=x11+2x22+C=1x1x2+C\int (x^{-2} + 2x^{-3}) dx = \int x^{-2} dx + 2\int x^{-3} dx = \frac{x^{-1}}{-1} + 2\cdot \frac{x^{-2}}{-2} + C = -\frac{1}{x} - \frac{1}{x^2} + C
(4) x+2xdx\int \frac{x+2}{\sqrt{x}} dx
x+2x=xx+2x=x+2x=x12+2x12\frac{x+2}{\sqrt{x}} = \frac{x}{\sqrt{x}} + \frac{2}{\sqrt{x}} = \sqrt{x} + \frac{2}{\sqrt{x}} = x^{\frac{1}{2}} + 2x^{-\frac{1}{2}}
(x12+2x12)dx=x12dx+2x12dx=x3232+2x1212+C=23x32+4x12+C\int (x^{\frac{1}{2}} + 2x^{-\frac{1}{2}}) dx = \int x^{\frac{1}{2}} dx + 2\int x^{-\frac{1}{2}} dx = \frac{x^{\frac{3}{2}}}{\frac{3}{2}} + 2\cdot \frac{x^{\frac{1}{2}}}{\frac{1}{2}} + C = \frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} + 4x^{\frac{1}{2}} + C
(5) x(x+1)2dx\int x(\sqrt{x}+1)^2 dx
(x+1)2=x+2x+1(\sqrt{x}+1)^2 = x + 2\sqrt{x} + 1
x(x+1)2=x(x+2x+1)=x2+2xx+x=x2+2x32+xx(\sqrt{x}+1)^2 = x(x + 2\sqrt{x} + 1) = x^2 + 2x\sqrt{x} + x = x^2 + 2x^{\frac{3}{2}} + x
(x2+2x32+x)dx=x2dx+2x32dx+xdx=x33+2x5252+x22+C=x33+45x52+x22+C\int (x^2 + 2x^{\frac{3}{2}} + x) dx = \int x^2 dx + 2\int x^{\frac{3}{2}} dx + \int x dx = \frac{x^3}{3} + 2\cdot \frac{x^{\frac{5}{2}}}{\frac{5}{2}} + \frac{x^2}{2} + C = \frac{x^3}{3} + \frac{4}{5}x^{\frac{5}{2}} + \frac{x^2}{2} + C
(6) x(2x3)2dx\int x(2\sqrt{x}-3)^2 dx
(2x3)2=(2x)222x3+32=4x12x+9(2\sqrt{x}-3)^2 = (2\sqrt{x})^2 - 2\cdot 2\sqrt{x} \cdot 3 + 3^2 = 4x - 12\sqrt{x} + 9
x(2x3)2=x(4x12x+9)=4x212xx+9x=4x212x32+9xx(2\sqrt{x}-3)^2 = x(4x - 12\sqrt{x} + 9) = 4x^2 - 12x\sqrt{x} + 9x = 4x^2 - 12x^{\frac{3}{2}} + 9x
(4x212x32+9x)dx=4x2dx12x32dx+9xdx=4x3312x5252+9x22+C=43x3245x52+92x2+C\int (4x^2 - 12x^{\frac{3}{2}} + 9x) dx = 4\int x^2 dx - 12\int x^{\frac{3}{2}} dx + 9\int x dx = 4\cdot \frac{x^3}{3} - 12\cdot \frac{x^{\frac{5}{2}}}{\frac{5}{2}} + 9\cdot \frac{x^2}{2} + C = \frac{4}{3}x^3 - \frac{24}{5}x^{\frac{5}{2}} + \frac{9}{2}x^2 + C
(7) (x+1x)2dx\int (\sqrt{x} + \frac{1}{x})^2 dx
(x+1x)2=(x)2+2x1x+(1x)2=x+2x+1x2=x+2x12+x2(\sqrt{x} + \frac{1}{x})^2 = (\sqrt{x})^2 + 2\cdot \sqrt{x} \cdot \frac{1}{x} + (\frac{1}{x})^2 = x + \frac{2}{\sqrt{x}} + \frac{1}{x^2} = x + 2x^{-\frac{1}{2}} + x^{-2}
(x+2x12+x2)dx=xdx+2x12dx+x2dx=x22+2x1212+x11+C=x22+4x1x+C\int (x + 2x^{-\frac{1}{2}} + x^{-2}) dx = \int x dx + 2\int x^{-\frac{1}{2}} dx + \int x^{-2} dx = \frac{x^2}{2} + 2\cdot \frac{x^{\frac{1}{2}}}{\frac{1}{2}} + \frac{x^{-1}}{-1} + C = \frac{x^2}{2} + 4\sqrt{x} - \frac{1}{x} + C
(8) x(x+1)2dx\int \sqrt{x}(x+1)^2 dx
(x+1)2=x2+2x+1(x+1)^2 = x^2 + 2x + 1
x(x+1)2=x(x2+2x+1)=x12(x2+2x+1)=x52+2x32+x12\sqrt{x}(x+1)^2 = \sqrt{x}(x^2 + 2x + 1) = x^{\frac{1}{2}}(x^2 + 2x + 1) = x^{\frac{5}{2}} + 2x^{\frac{3}{2}} + x^{\frac{1}{2}}
(x52+2x32+x12)dx=x52dx+2x32dx+x12dx=x7272+2x5252+x3232+C=27x72+45x52+23x32+C\int (x^{\frac{5}{2}} + 2x^{\frac{3}{2}} + x^{\frac{1}{2}}) dx = \int x^{\frac{5}{2}} dx + 2\int x^{\frac{3}{2}} dx + \int x^{\frac{1}{2}} dx = \frac{x^{\frac{7}{2}}}{\frac{7}{2}} + 2\cdot \frac{x^{\frac{5}{2}}}{\frac{5}{2}} + \frac{x^{\frac{3}{2}}}{\frac{3}{2}} + C = \frac{2}{7}x^{\frac{7}{2}} + \frac{4}{5}x^{\frac{5}{2}} + \frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} + C

3. 最終的な答え

(1) 34x423x3+C\frac{3}{4}x^4 - \frac{2}{3}x^3 + C
(2) 13x3+2x2+4x+C\frac{1}{3}x^3 + 2x^2 + 4x + C
(3) 1x1x2+C-\frac{1}{x} - \frac{1}{x^2} + C
(4) 23x32+4x12+C\frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} + 4x^{\frac{1}{2}} + C
(5) 13x3+45x52+12x2+C\frac{1}{3}x^3 + \frac{4}{5}x^{\frac{5}{2}} + \frac{1}{2}x^2 + C
(6) 43x3245x52+92x2+C\frac{4}{3}x^3 - \frac{24}{5}x^{\frac{5}{2}} + \frac{9}{2}x^2 + C
(7) 12x2+4x1x+C\frac{1}{2}x^2 + 4\sqrt{x} - \frac{1}{x} + C
(8) 27x72+45x52+23x32+C\frac{2}{7}x^{\frac{7}{2}} + \frac{4}{5}x^{\frac{5}{2}} + \frac{2}{3}x^{\frac{3}{2}} + C

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