質問<2533>
「「絶対値の積分」」
日付 2005/8/18
質問者 解析学さん


次の定積分を教えてください。

No.1
∫|X^2-1|dxで積分区間が0→2

No.2
∫|X^2-a^2|dxで積分区間が0→2
(0<a<2)を最小にするaの値を求めよ。

★希望★完全解答★

お返事(武田)
日付 2005/8/18
回答者 武田


(1)
∫_\(0^{2}\)|X^2-1|dx
=∫_\(0^{1}\)(-X^2+1)dx+∫_\(1^{2}\)(X^2-1)dx
=[-X^3/3+X]_\(0^{1}\)+[X^3/3-X]_\(1^{2}\)
={(-1/3+1)-0}+{(8/3-2)-(1/3-1)}
=2/3+2/3+2/3=6/3=2……(答)

(2)
0<a<2より、
S=∫_\(0^{2}\)|X^2-a^2|dx
 =∫_\(0^{a}\)(-X^2+a^2)dx+∫_\(a^{2}\)(X^2-a^2)dx
 =[-X^3/3+a^2・X]_\(0^{a}\)+[X^3/3-a^2・X]_\(a^{2}\)
 ={(-a^3/3+a^3)-0}+{(8/3-2a^2)-(a^3/3-a^3)}
 =2a^3/3+8/3-2a^2+2a^3/3
 =4/3・a^3-2・a^2+8/3
微分して、
S′=4a^2-4a
  =4a(a-1)
極値をもつのは、S′=0より、
4a(a-1)=0
∴a=0,1
0<a<2より、
a=1
S(1)=2
S(0)=8/3>2
S(2)=32/3-8+8/3=16/3>2
したがって、
a=1のとき最小値2をもつので、
a=1……(答)