【高校数学Ⅲ】5-2-2 置換積分法と部分積分法|問題集

1.次の定積分を求めなさい。

(1)\(\displaystyle \int_0^1 x(1-x)^5dx\)
(2)\(\displaystyle \int_{-3}^{-2} x(x+3)^4dx\)
(3)\(\displaystyle \int_2^5 x\sqrt{x-1}dx\)
(4)\(\displaystyle \int_{-1}^2 \frac{x}{\sqrt{x+2}}dx\)
(5)\(\displaystyle \int_{-1}^{1} \sqrt{1-x^2}dx\)
(6)\(\displaystyle \int_{-1}^{\sqrt{3}} \sqrt{4-x^2}dx\)
(7)\(\displaystyle \int_1^{\sqrt{3}} \frac{dx}{\sqrt{4-x^2}}\)
(8)\(\displaystyle \int_0^{3\sqrt{3}} \frac{1}{x^2+9}dx\)
(9)\(\displaystyle \int_{-2}^2 \frac{dx}{x^2+4}\)
(10)\(\displaystyle \int_{-2}^2 (x^3+3x^2+4x+5)dx\)
(11)\(\displaystyle \int_{-1}^1 (e^x-e^{-x})dx\)
(12)\(\displaystyle \int_{-2}^2 x\sqrt{4-x^2}dx\)
(13)\(\displaystyle \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \sin^2xdx\)
(14)\(\displaystyle \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} x^3\cos xdx\)
(15)\(\displaystyle \int_{-1}^1 x^2(x-1)^3dx\)
(16)\(\displaystyle \int_1^e \log xdx\)
(17)\(\displaystyle \int_{-\pi}^{\pi} x^2\cos xdx\)
(18)\(\displaystyle \int_0^x x\sin xdx\)
(19)\(\displaystyle \int_0^1 xe^xdx\)
(20)\(\displaystyle \int_1^2 x\log xdx\)
(21)\(\displaystyle \int_{-1}^1 (x+1)^3(x-1)dx\)
(22)\(\displaystyle \int_0^{\frac{\pi}{2}} e^x\cos xdx\)

2.\(n\)は\(0\)または正の数とする。定積分
\(\displaystyle I_n=\int_0^{\frac{\pi}{2}} \sin^nxdx\)
について次の問いに答えなさい。ただし、
\(\displaystyle I_0=\int_0^{\frac{\pi}{2}}dx\)
である。

(1)\(I_0,I_1\)を求めなさい。
(2)\(n\geqq2\)のとき、
\(\sin^nx=\sin^{n-1}x\sin x=\sin^{n-1}x(-\cos x)'\)
である。\(I_n\)に部分積分法を適して次のことを示しなさい。
\(n\geqq2\)のとき、\(I_n=(n-1)(I_{n-2}-I_n)\)
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