質問<2825>
「「積分」」
日付 2006/1/7
質問者 ケン


積分の問題で
(1)∫4/(\(x^{3}\)+4x)dx
(2)∫2x-5/(3\(x^{2}\)+4)dx
という問題に苦しんでいます。よろしくお願いします。

★希望★完全解答★

お返事(武田)
日付 2006/1/7
回答者 武田


(1)
部分分数分解で解くと、
   4        4
∫―――――dx=∫―――――――dx
 x^3+4x    x(x^2+4)

   1    x              1   2x
=∫{― - ―――― }dx=log|x|- ――∫―――――dx
   x   x^2+4            2  x^2+4

=log|x|-log\(\sqrt{\quad}\)(x^2+4)+C

       x
=log|―――――――|+C……(答)
    \(\sqrt{\quad}\)(x^2+4)

(2)
  2x-5    1   6x         1
∫――――――dx=―∫――――――dx-5∫――――――dx
 3x^2+4    3 3x^2+4      3x^2+4

 1              1
=―log|3x^2+4|-5∫――――――dx………(*)
 3            3x^2+4

   1
∫――――――dxを解いてみよう。
 3x^2+4

x=(2/\(\sqrt{\quad}\)3)tanθとおくと、
                 4
3x^2+4=4(ta\(n^{2}\)θ+1)=――――
                co\(s^{2}\)θ
     2
dx=――――――dθ
   \(\sqrt{\quad}\)3co\(s^{2}\)θ

   1          1       2
∫――――――dx=∫―――――― ・ ―――――dθ
 3x^2+4        4     \(\sqrt{\quad}\)3c\(o^{2}\)θ
            ―――――
             co\(s^{2}\)θ

   1     θ     1     \(\sqrt{\quad}\)3x
=∫―――dθ=―――+C=―――・tan^-1――― +C
  2\(\sqrt{\quad}\)3   2\(\sqrt{\quad}\)3   2\(\sqrt{\quad}\)3     2

(*)にあてはめて、
1           5      \(\sqrt{\quad}\)3x
―log|3x^2+4|-――――・tan^-1―――― +C……(答)
3          2\(\sqrt{\quad}\)3      2