∫(a+bx+c\(x^{2}\)\()^{n}\) dx の積分を教えてもらえますか?
括弧の中の式全体にn乗がついているのがやっかいなのです...
よろしくお願い致します.
★希望★完全解答★
∫(a+bx+c\(x^{2}\)\()^{n}\) dx の積分を教えてもらえますか?
括弧の中の式全体にn乗がついているのがやっかいなのです...
よろしくお願い致します.
★希望★完全解答★
これはちょっと分かりませんねえ~。確かに難問だと思いました。
と言うワケで『完全解答』とは参りませんが、少々アイディアを出したいと思います。
>∫(a+bx+c\(x^{2}\)\()^{n}\) dx の積分
基本的には『置換積分』の問題として捉えて構わないと思います。
ココでu=a+bx+c\(x^{2}\)と置くと上手く行かない。
原則的にこの問題の様に『xの二乗』が絡む問題は平方完成を狙って三角関数で置換
させるのがセオリーです。つまりこの場合、
・\(\sqrt{\quad}\){(\(b^{2}\)-4ac)/4\(c^{2}\)}sinθ=\(\frac{b}{2}\)c+x
と置いてみる。よって微分は
・dx=\(\sqrt{\quad}\){(\(b^{2}\)-4ac)/4\(c^{2}\)}cosθdθ
となって上手く事が運ぶ・・・ハズなんですが、この積分はいささかやっかいです。
計算過程に結局次の部分が出てくるんですよね。
・∫cosθ・(cosθ)^(2n)dθ
しょうがないんで部分積分を実行してみました。
・∫cosθ・(cosθ)^(2n)dθ
=sinθ(cosθ\()^{2}\)n+2n∫{(cosθ)^(2n-1)}{(sinθ\()^{2}\)}dθ
ここで(sinθ\()^{2}\)+(cosθ\()^{2}\)=1を利用して、
・∫cosθ・(cosθ)^(2n)dθ
=sinθ(cosθ\()^{2}\)n+2n∫{(cosθ)^(2n-1)}{1-(cosθ\()^{2}\)}dθ
=sinθ(cosθ\()^{2}\)n+2n∫(cosθ)^(2n-1)dθ-2n∫(cosθ)^(2n+1)dθ
次に∫(cosθ)^(2n+1)dθ=∫cosθ・(cosθ)^(2n)dθなので、右辺の∫の二項目を
左辺に移動させて整理すると、
・(2n+1)∫(cosθ)^(2n+1)dθ=sinθ(cosθ\()^{2}\)n+2n∫(cosθ)^(2n-1)dθ
∴∫(cosθ)^(2n+1)dθ
={1/(2n+1)}sinθ(cosθ\()^{2}\)n+{2n/(2n+1)}∫(cosθ)^(2n-1)dθ・・・☆
結果積分の2項目は消えないんですね。ただし、☆式自体の循環にはなるんで、次の
級数がこの積分じゃないか、と言う予想が付きます。
∫(cosθ)^(2n+1)dθ
={1/(2n+1)}sinθ(cosθ\()^{2}\)n+{2n/(2n+1)(2n-1)}sinθ(cosθ)^(2n-2)
+{2n(2n-2)/(2n+1)(2n-1)(2n-3)}sinθ(cosθ)^(2n-4)
+{2n(2n-2)(2n-4)/(2n+1)(2n-1)(2n-3)(2n-5)}sinθ(cosθ)^(2n-6)
+・・・・・・・・・
ひょっとして『順列/組み合わせ』使えばもっとキレイな表現が出来るのかもしれま
せんが、僕は不勉強なんでコレで勘弁して下さい(笑)。もう『順列/組み合わせ』
大ッキライだったんです(笑)。
まあ、てなワケで『無限級数』使えば何とか積分出来そうなんで、アトは三角関数を
元の式にもどしてみて下さい。