平方根関数を統合する方法

関数の統合は、微積分のコアアプリケーションの1つです。 次のように、これが簡単な場合もあります。

F(x)= \ int(x ^ 3 + 8)dx

このタイプの比較的複雑な例では、不定積分を積分するための基本式のバージョンを使用できます。

\ int(x ^ n + A)dx = \ frac {x ^ {(n + 1)}} {n + 1} + Ax + C

どこAそしてC定数です。

したがって、この例では、

\ int x ^ 3 + 8 = \ frac {x ^ 4} {4} + 8x + C

基本的な平方根関数の統合

表面的には、平方根関数の統合は厄介です。 たとえば、次のような問題が発生する可能性があります。

F(x)= \ int \ sqrt {(x ^ 3)+ 2x-7} dx

ただし、平方根を指数1/2として表すことができます。

\ sqrt {x ^ 3} = x ^ {3(1/2)} = x ^ {(3/2)}

したがって、積分は次のようになります。

\ int(x ^ {3/2} + 2x-7)dx

上から通常の式を適用できます。

\ begin {aligned} \ int(x ^ {3/2} + 2x-7)dx&= \ frac {x ^ {(5/2)}} {5/2} + 2 \ bigg(\ frac {x ^ 2} {2} \ bigg)-7x \\&= \ frac {2} {5} x ^ {(5/2)} + x ^ 2-7x \ end {aligned}

より複雑な平方根関数の統合

この例のように、根号の下に複数の用語がある場合があります。

F(x)= \ int \ frac {x + 1} {\ sqrt {x-3}} dx

あなたが使用することができますu-続行するための置換。 ここで、あなたは設定しますu分母の量に等しい:

u = \ sqrt {x-3}

これを解決するバツ両側を二乗して減算することによって:

u ^ 2 = x-3 \\ x = u ^ 2 + 3

これにより、dxを取得できます。uの導関数を取ることによってバツ​:

dx =(2u)du

元の積分に代入すると、

\ begin {aligned} F(x)&= \ int \ frac {u ^ 2 + 3 + 1} {u}(2u)du \\&= \ int \ frac {2u ^ 3 + 6u + 2u} {u } du \\&= \ int(2u ^ 2 + 8)du \ end {aligned}

これで、基本的な式を使用してこれを統合し、表現することができますuの面ではバツ​:

\ begin {aligned} \ int(2u ^ 2 + 8)du&= \ frac {2} {3} u ^ 3 + 8u + C \\&= \ frac {2} {3}(\ sqrt {x- 3})^ 3 + 8(\ sqrt {x-3})+ C \\&= \ frac {2} {3}(x-3)^ {(3/2)} + 8(x-3) ^ {(1/2)} + C \ end {aligned}

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