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積分を解く

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積分を解く

どうも。らららです。
積分を解きます。

問題

01log(x+1)x2+1dx

はい、
この問題はいろんな解き方があります。
今回は、1つの文字をあえて2つの文字にして解くというやり方でやっていきます。

解説

I=01log(x+1)x2+1dxf(t)=01log(tx+1)x2+1dxf(t)=01x(x2+1)(tx+1)dx=1t2+101(t+xx2+1ttx+1)dx=1t2+1(π4t+log22log(t+1))

f(1)f(0)

f(1)f(0)=01f(t)dt=011t2+1(π4t+log22log(t+1))dt=π8log2+π8log2I

f(1)f(0)I

2I=π4log2

π8log2

はい、このような求め方があります。
ポイントはf(1)f(0)を作ることです。
この計算の中で微分と積分の交換をしています。
3行目ですね。
一応書いておきます。

微分と積分の交換

f(t,x)tf(t,x)ddtabf(t,x)dx=abtf(t,x)dx

微分と積分の交換です。
先ほどやった交換は上記の条件を満たしているのでやってもいい操作ですね。

おまけ

おまけとして別解でやってみます。

King Property

abf(x)dx=abf(a+bx)dx

まぁ、ここまでみてる人は知ってると思いますけど一応。

I=01log(x+1)x2+1dx=0π4log(1+tanx)dx=0π4log(1+tan(π4x))dx=0π4log(21+tanx)=0π4log2dx0π4log(1+tanx)dx
2I=π4log2I=π8log2

はい、高校範囲でも解けますね。
1x2+1,log(x+1)の級数展開を使っても解けるのかもしれない。
まぁ、お暇な方はやってみてね!

お終い!!

投稿日:2023622
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ららら
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適当に書きたいことを書きます。

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