【微分積分】4-4-4 累乗根の積分|要点まとめ

このページでは、大学数学の微分積分で扱う「累乗根の積分」について整理します。累乗根を含む関数の積分方法を、具体的な変形手順や例題を通してわかりやすく解説します。指数の取り扱いや置換のコツなど、計算を進めるうえで重要な考え方を身につけ、積分の基礎力を確実に強化しましょう。

累乗根の積分

【累乗根の有理化置換】
\(f(u,v)\)を\(u\)と\(v\)に関する有理関数とする。
(1)\(\displaystyle \int f\left(x,\sqrt{ax^2+bx+c}\right)dx\ (a>0)\)は
\(t=\sqrt{ax^2+bx+c}+\sqrt{a}x\ \ \ \)または
\(t=\sqrt{ax^2+bx+c}-\sqrt{a}x\)

(2)\(\displaystyle \int f\left(x,\sqrt{a(x-\alpha)(x-\beta)}\right)dx\ (a\neq0)\)は
\(\displaystyle t=\sqrt{a\frac{x-\alpha}{x-\beta}}\)

(3)\(\displaystyle \int f\left(x,\sqrt[n]{\frac{ax+b}{cx+d}}\right)dx\ (n\geqq2,ad-bc\neq0)\)は
\(\displaystyle t=\sqrt[n]{\frac{ax+b}{cx+d}}\)

【例題】次の不定積分を求めなさい。

(1)\(\displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{x}+\sqrt{x+1}}dx\)
(2)\(\displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{x(3-x)}}dx\)
(3)\(\displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{x^2+4}}dx\)
(4)\(\displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{x^2-8}}dx\)
(5)\(\displaystyle \int\frac{1}{x\sqrt{x+4}}dx\)
(6)\(\displaystyle \int\frac{x}{(x+2)\sqrt{x+1}}dx\)
(7)\(\displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{x}+\sqrt[3]{x}}dx\)
(8)\(\displaystyle \int\frac{1}{x\sqrt{x^2+x-1}}dx\)
(9)\(\displaystyle \int\frac{1}{(x+1)\sqrt{2+x-x^2}}dx\)
(10)\(\displaystyle \int\frac{1}{x+1}\sqrt{\frac{x}{1-x}}dx\)
(11)\(\displaystyle \int\frac{x^2}{\sqrt{2-x^2}}dx\)
(12)\(\displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{(x^2+3)^5}}dx\)
(13)\(\displaystyle \int\sqrt{x^2+1}dx\)
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