【微分積分】4-2-2 微分積分の基本公式|要点まとめ
このページでは、大学数学の微分積分で扱う「微分積分の基本公式」について整理します。定積分・不定積分の公式を例題を交えて解説し、公式の意味や使い方を確認できます。問題を解きながら理解を深め、微分積分の基礎力を身につけましょう。
定積分の定義と基本事項
【微分積分の基本公式】
関数\(f(x)\)は区間\(I\)上で連続とし、\(F(x)\)を\(f(x)\)の原始関数とする。このとき、\(\alpha,\beta\in I\)に対して
\(\displaystyle \int_\alpha^\beta f(x)dx=F(\beta)-F(\alpha)\)
が成り立つ。このとき、右辺を\([F(x)]_\alpha^\beta\)と表す。
【定積分で定義された関数の導関数】
関数\(f(x)\)は区間\(I\)上で連続、関数\(a(x)\)と\(b(x)\)は共に区間\(J\)上で微分可能で\(a(x),b(x)\in I\ (x\in J)\)ならば
\(\displaystyle \frac{d}{dx}\int_{a(x)}^{b(x)}f(t)dt\)
\(\displaystyle \ \ \ =f(b(x))b'(x)-f(a(x))a'(x)\ \ \ (x\in J)\)
が成り立つ。
【微分積分の基本定理】
関数\(f(x)\)は区間\(I\)上で微分可能で、導関数\(f'(x)\)は\(I\)上で積分可能のとき、\(\alpha,\beta\in I\)ならば
\(\displaystyle \int_\alpha^\beta f'(x)dx=f(\beta)-f(\alpha)\)
が成り立つ。
【例題】次の関数\(f(t)\)が連続のとき、導関数を求めなさい。ただし、\(a\)は定数とする。
\(=f(x^2)・(x^2)'\)
\(=2xf(x^2)\)
\(=f(x^2+1)・(x^2+1)'-f(3x-1)・(3x-1)'\)
\(=2xf(x^2+1)-3f(3x-1)\)
\(\displaystyle =\frac{d}{dx}\left(e^{2x}\int_a^xe^{-t}f(t)dt\right)\)
\(\displaystyle =2e^{2x}\int_a^xe^{-t}f(t)dt+e^xf(x)\)
\(=f(x^6)・(x^3)'-f(x^4)・(x^2)'\)
\(=3x^2f(x^6)-2xf(x^4)\)