I=∫0πdxa+cos2x
広義積分の場合は雑魚問題です。I=∫0πdxa+cos2x
y=x−π2とおく。
=∫−π2π2dya+sin2y=2∫0π2dya+sin2y
t=tanyとおく。
I2=∫0∞1a+y21+y2⋅11+y2dy=∫0∞dy(a+1)y2+a=1a∫0∞dy(a2+aay)2+1=1a⋅aa2+a[tan−1a2+aay]0∞
I2=1a⋅aa2+a⋅π2=π2a2+a
I2=1a⋅aa2+a⋅(−π2)=−π2a2+a
(i), (ii)より
∴I=|a|πaa2+a=π sgnaa2+a
対称性より
I2=∫0π2dxa+cos2x
I2=∫0π2dxa+1−sin2xIa+1=∫0π21a+1−sinx+1a+1+sinxdx
t=tanx2とおく。Ia+1=∫01(1a+1−2t1+t2+1a+1+2t1+t2)⋅21+t2dta+12I=∫011(1+t2)a+1−2t+1(1+t2)a+1+2tdta+12I=∫011(t−1a+1)2+a1+a+1(t+1a+1)2+a1+adt=a+1a∫011(a2+aat−1a)2+1+1(a2+aat+1a)2+1dta2I=aa2+a[tan−1(a2+aat−1a)+tan−1(a2+aat+1a)]01a2+a2I={tan−1(a2+a−aa)+tan−1(a2+a+aa)}−{tan−1(−1a)+tan−1(1a)}
(a2+a−aa)(a2+a+aa)=1よりtan−1(a2+a−aa)+tan−1(a2+a+aa)=π2またtan−1(−1a)+tan−1(1a)=0より
a2+a2I=π2∴I=πa2+a
I2=∫0π2dxa+cos2x=−12−a∫0π21−a−cosx+1−a+cosxdx
t=tanx2とおく。
−I−a=∫01(1−a−1−t21+t2+1−a+1−t21+t2)⋅21+t2dt−−a2I=∫011(−a+1)t2+−a−1+1(−a−1)t2+−a+1dt=∫011−a−1⋅1−a+1−a−1t2+1+1−a+1⋅1−a−1−a+1t2+1dt=[1−a−1⋅−a−1−a+1⋅tan−1(t −a+1−a−1)+1−a+1⋅−a+1−a−1⋅tan−1(t −a−1−a+1)]01=[1−a−1(tan−1(t −a+1−a−1)+tan−1(t −a−1−a+1))]01=1−a−1(tan−1−a+1−a−1+tan−1−a−1−a+1)
( −a+1−a−1)( −a−1−a+1)=1より
−−a2I=π2−a−1∴I=−πa2+a
J=∫0πsinx2+3+sin2x dx
積分ガチャ超級に応募しなかった例の問題をそのまま出したところ、友人に想定してない方法で解かれまして、これならズルできまいと作った問題です。解き方は例の問題と一緒ですので、途中は省略して解答は以下の通りです。
J=π6−2+3+log(1+3)−12log2−2log(2−1)(3+2)
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