sin^(-1)xの積分なのですが、どうすればよいのでしょうか。
表現がイマイチわからないのですが、アークサインxという意味です。
よろしくお願いします!
★完全解答希望★
sin^(-1)xの積分なのですが、どうすればよいのでしょうか。
表現がイマイチわからないのですが、アークサインxという意味です。
よろしくお願いします!
★完全解答希望★
こんにちは。
( 答案 )
(1) まず、 sin^(-1)(x)=t とおいて変形して微分すると、
x=sin(t)
dx/dx=dsin(t)/dx
1=dsin(t)/dt*dt/dx
1=cos(t)*dt/dx … [1]
ここで、逆正弦関数を取り扱うのであるから、周期関数の主たる値域として、
-π/2≦t≦π/2 をとることにすると、
cos(t)≧0、1-x^2=cos^2(t)
したがって、 [1] は
1=\(\sqrt{\quad}\)(1-x^2)*dt/dx
1/\(\sqrt{\quad}\)(1-x^2)=dt/dx ( x≠\(\pm\)1 のとき )
よって、 {sin^(-1)(x)}′=1/\(\sqrt{\quad}\)(1-x^2)
(2) しかして、
∫sin^(-1)(x)dx=xsin^(-1)(x)-∫x{sin^(-1)(x)}′dx
=xsin^(-1)(x)-∫x/\(\sqrt{\quad}\)(1-x^2)dx
=xsin^(-1)(x)+\(\sqrt{\quad}\)(1-x^2)+C ( C は積分定数 ) … ( 答 )
(3) sin^(-1)(x) について x=\(\pm\)1 のときは、 cos(t)=0
すなわち \(\sqrt{\quad}\)(1-x^2)=0 で、
∫sin^(-1)(\(\pm\)1)dx=∫(\(\pm\)π/2)dx
=\(\pm\)(π/2)x+C′ ( C′ は積分定数 )
であるから、この不定積分は (2) の ( 答 ) に含まれている。
のようになりました。
先に、投稿いたしました ( 答案 ) ですが…
(3) については、余り自信がありません。
この言及について( 逆正弦関数の定義域の x=\(\pm\)1 の部分の処理について )
の可否など、皆さんの御批判の comment が頂けたら幸甚に存じます。
さきほど、 (3) のことで皆さんにお伺いを立てましたが、
この吟味は不要のことと判りました。
いま 数Ⅲ の教科書を見ますと、
「 関数 f(x)=\(\sqrt{\quad}\)x では、定義域の端 x=0 では微分係数を考えない。 」
となっています。
これからしますと、 sin^(-1)(x) の定義域の端点 x=\(\pm\)1 での微分係数も
考えなくてよいことになりますので、積分を微分の逆演算とすれば、微分を考えない部分
の積分は考えないことにするものと思われます。
したがって、僕の ( 答案 ) の x=\(\pm\)1 についての記述部分はすべて省いて
読んでいただきますよう、お願い申し上げます。