【微分積分】4-4-3 三角関数の積分|要点まとめ

このページでは、大学数学の微分積分で扱う「三角関数の積分」について整理します。三角関数の基本公式や積分公式を確認し、例題を通して具体的な計算手順を理解します。公式の使い方や変形のコツを押さえ、積分計算力を養いましょう。

三角関数の積分

【三角関数の万能置換】
\(\displaystyle t=\tan\frac{x}{2}\)とおくと
\(\displaystyle \cos x=\frac{1-t^2}{1+t^2}\)
\(\displaystyle \sin x=\frac{2t}{1+t^2}\)
\(\displaystyle dx=\frac{2}{1+t^2}dt\)
が成り立つ。
\(f(u,v)\)を\(u\)と\(v\)に関する有理関数とする。このとき、\(\displaystyle t=\tan\frac{x}{2}\)とおくと
\(\displaystyle \int f(\cos x,\sin x)dx\)
は\(t\)に関する有理関数の積分で表すことができる。

【例題】次の不定積分・定積分を求めなさい。

(1)\(\displaystyle \int\frac{1}{2+\cos x}dx\)
(2)\(\displaystyle \int\frac{1}{1+\sin x}dx\)
(3)\(\displaystyle \int_{\frac{\pi}{3}}^{\frac{2\pi}{3}}\frac{\cos x}{(1+\cos x)\sin x}dx\)
(4)\(\displaystyle \int\frac{\cos x}{2+\sin^2x}dx\)
(5)\(\displaystyle \int\frac{\cos x}{\cos x+\sin x}dx\)
(6)\(\displaystyle \int\frac{\tan x}{1+\cos^2x}dx\)
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