2019年9月30日月曜日

第32回 三角関数の積分

第32回 三角関数の積分


三角関数の積分には幾つかのタイプがある。
まずは、もっとも基本的な、三角関数の倍角公式と積和公式を用いるタイプ。

倍角公式
三角関数の積和公式


問1 次の不定積分を求めよ。
【解】
(解答終)

次に、
のように、不定積分が
の形で表される場合。
前者の場合、t=sinxとおくと、dt=cosxdxとなるので、
後者の場合、t=cosxとおくと、−dt=sinxdxとなるので、
と、不定積分を求めることができる。

問2 次の不当積分を求めよ。
【解】
(1) t=sinxとおくと、cosxdx = dtだから、

(2) t=cosxとおくと、sinxdx=−dtだから、

(3) 被積分関数の分母分子に1+sinxを掛けると、
右辺第1項の不定積分は
右辺第2項の不定積分は、t=cosxとおくと、sinxdx=−dtとなるので、
したがって、

(4) 被積分関数の分子分母に1+sinxを掛けると、
t=sinxとおくと、cosx=dtだから、
よって、
(解答終)

タイプ3
の場合は、
t=tanxとおくと、

問 次の不定積分を求めよ。
【解】
t=tanxとおくと、
したがって、
(解答終)

タイプ4
より一般のの場合は、
とおくと、
したがって、倍角公式(半角公式?)から
また、x=2tan⁻¹tだから、
以上のことから、
とおいたとき、

問 次の不定積分を求めよ。
【解】
とおくと、



(解答終)

(2)

(3)

(4)

(解答終)

a>1とする。

ここで、
とおくと
だから、