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【積分】King Property【置換積分】

積分

今回はキングプロパティの問題を解説します!

積分は計算量も多く難しいです。その中でも、初見で解くのは難しいのがこのキングプロパティを利用した積分です。しかし、一度体験すると利用していけるようになると思います。ぜひ挑戦してみましょう。

キングプロパティの問題 1

問題

P=π20sinxsinx+cosxdx

を求めよ

解答

P=π20sinxsinx+cosxdx

x=π2θとおくと

dx=dθ

x0π2θπ20

P=0π2sin(π2θ)sin(π2θ)+cos(π2θ)(dθ)

P=0π2cosθsinθ+cosθ(dθ)

P=π20cosθsinθ+cosθdθ

①+②をすると

2P=π20sinθ+cosθsinθ+cosθdθ

約分して

2P=π201dθ

2P=[θ]π20

2P=π2

P=π4

もう1問解いてみよう。

キングプロパティの問題 2

問題

P=π20sin2xsinx+cosxdx

を求めよ

解答

P=π20sin2xsinx+cosxdx

x=π2θとおくと

dx=dθ

x0π2θπ20

P=0π2sin2(π2θ)sin(π2θ)+cos(π2θ)(dθ)

P=0π2cos2θsinθ+cosθ(dθ)

P=π20cos2θsinθ+cosθdθ

①+②をすると

2P=π20sin2θ+cos2θsinθ+cosθdθ

2P=π201sinθ+cosθdθ

2P=π2012sin(θ+π4)dθ

2P=12π201sin(θ+π4)dθ

t=θ+π4とおくと

dt=dθ

θ0π2tπ434π

2P=1234ππ41sintdθ

2P=1234ππ4sinxsin2tdθ

2P=1234ππ4sinx1cos2tdθ

2P=1234ππ4sinx(1cost)(1+cost)dθ

2P=121234ππ4sinx1cost+sinx1+costdθ

2P=122[log(1cost)log(1+cost)]34ππ4

2P=122[log(1cost)(1+cost)]34ππ4

2P=122[log(1+12)(112)log(112)(1+12)]

2P=122log(2+1)2(21)2

2P=122log(2+121)2

2P=12log(2+121)

2P=12log(2+1)2

2P=22log(2+1)

よって

P=12log(2+1)

今回はキングプロパティの問題でした。

ぜひ一度は体験してもらいたいと思います。

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