【微分積分】4-3-1 積分公式の利用|要点まとめ

このページでは、大学数学の微分積分で扱う「積分公式の利用」について整理します。既知の積分公式をどのように変形し、問題に応用するかという考え方を例題を通して解説します。また、誤差評価に用いられるテイラーの定理の積分剰余形についても説明し、積分計算の理解をより深めます。

積分公式を問題に応用する考え方

【例題】次の不定積分・定積分を求めなさい。

(1)\(\displaystyle \int_0^12^xdx\)
(2)\(\displaystyle \int_0^2\frac{1}{x^2+4}dx\)
(3)\(\displaystyle \int_0^1\frac{1}{\sqrt{x^2+3}}dx\)
(4)\(\displaystyle \int\frac{x^2}{(x^3+4)^{\frac{3}{2}}}dx\)
(5)\(\displaystyle \int\tanh xdx\)
(6)\(\displaystyle \int_0^\sqrt{3}\frac{1}{\sqrt{4-x^2}}dx\)
(7)\(\displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{(2-x)(x-1)}}dx\)
(8)\(\displaystyle \int\frac{x}{x^2+3}dx\)
(9)\(\displaystyle \int\frac{e^x}{e^x-1}dx\)
(10)\(\displaystyle \int\sin^2xdx\)
(11)\(\displaystyle \int\sin x\cos xdx\)
(12)\(\displaystyle \int\cos^3xdx\)
(13)\(\displaystyle \int\sin2x\cos3xdx\)
(14)\(\displaystyle \int\sin x\cos^nxdx\)
(15)\(\displaystyle \int\tan^2xdx\)
(16)\(\displaystyle \int x\sin2xdx\)
(17)\(\displaystyle \int(\log x)^2dx\)
(18)\(\displaystyle \int\tan^{-1}xdx\)
(19)\(\displaystyle \int\sin^{-1}xdx\)
(20)\(\displaystyle \int x\sqrt{x^2+2}dx\)
(21)\(\displaystyle \int_0^2x\sqrt{3x^2+4}dx\)
(22)\(\displaystyle \int_0^\sqrt{2}x^3e^{x^2}dx\)

テイラーの定理における積分剰余の意味

【テイラーの定理の積分剰余形】
関数\(f(x)\)は点\(a\)を含む開区間\(I\)上で\(C^n\)級とする。このとき、各\(x\in I\)に対して
\(\displaystyle R_n(x)=\frac{1}{(n-1)!}\int_a^xf^{(n)}(t)(x-t)^{n-1}dt\)
のとき、
\(\displaystyle f(x)=\sum_{k=0}^{n-1}\frac{f^{(k)}(a)}{k!}(x-a)^k+R_n(x)\)
が成り立つ。

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