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積分ランダム問題集

◆第問目!

【 難易度 ★★ 】
  次の不定積分を求めよ $$\large{\int \frac{6x-1}{\sqrt{2x+1}} \hspace{1pt}dx}$$

\({\hspace{2pt}t=\sqrt{2x+1}\hspace{2pt}}\)と置き換えて積分します

【解答のポイント】

置換積分法から変数を置き換えて積分します。

\({\int \frac{6x-1}{\sqrt{2x+1}}\hspace{1pt} dx}\) のように、ルートの内側が \({x}\) の1次式である場合は、\({t=\sqrt{2x+1}}\) と根号を含めて置換して積分できます。

【解答】

\({t = \sqrt{2x+1}}\) とおくと、\({t^2=2x+1}\) から \(\displaystyle{x=\frac{1}{2}(t^2 -1)}\) となります。

\(\displaystyle{x=\frac{1}{2}(t^2 -1)}\) の両辺を \({t}\) で微分すると $${\frac{dx}{dt} = t}$$ となります。すなわち、\({dx = t dt\hspace{2pt}}\)と表されます。

変数を置き換えて積分すると、以下のようになります。

$$ \begin{aligned} \hspace{10pt}& \int \frac{6x-1}{\sqrt{2x+1}}\hspace{1pt}dx \\[1em] &= \int \frac{6\cdot \frac{1}{2}(t^2 -1) -1 }{t} \cdot t \hspace{1pt}dt\\[1em] &= \int (3t^2 -4) \hspace{1pt}dt\\[1em] &= t^3 -4 t + C \\[1em] &= (2x+1)\sqrt{2x+1} -4 \sqrt{2x+1} + C \hspace{10pt}\\[1em] &= (2x -3)\sqrt{2x+1} + C \\[1em] \end{aligned} $$

【関連するページ】
置換積分法

 【出題範囲】   【難易度


 




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