質問<425>
「「原始関数」」
日付 2001/3/20
質問者 マスマニア


先日はおこたえいただきありがとうございました 
よくわかったのでうれしいです
今日は積分について質問したいです

x
∫(tank\()^{2}\)dk = 1-x …(L) をみたす xを求めよ
0
  ↑(たんじぇんとK)の2乗

  という問題において

f(K)=(tank\()^{2}\) とみて

∫f(K)dk=F(K) ←原始関数

 を考えて

(L)の両辺をxについて微分すると

(tank\()^{2}\)=-1  となってしまい明らかに 不合理です

 なにがおかしいのでしょうか?

 (L)は任意のxについて成立する等式でないので
(つまり解が限定される式なので) 原始関数を考えて微分する
という方法はつかえないということなんでしょうか?
 よろしくお願いします

お返事(武田)
日付 2001/3/21~23
回答者 武田



∫(tanK)2 dKを求めてみよう。


tanK=tとおくと、

 dK
────=dt
cos2

dK=cos2 Kdt

     1
  =──────dt
   1+tan2

    dt
  =────
   1+t2

K|0─→x
────────
t|0─\(\vec{ta}\)nx


∫(tanK)2 dK


 tanx   1
=∫t2 ・────dt
 0   1+t2

 tanx   1
=∫{1-────}dt
 0   1+t2

         tanx
=[t-tan-1t]
         0


=tanx-tan-1tanx

=tanx-x

したがって、

∫(tanK)2 dK=1-xより、


tanx-x=1-x

tanx=1より、

   π
∴x=─ ……(答)
   4

※この問題は、方程式(L)から未知数xを求める問題であって、
関数の微分の問題ではないので、その使い方を間違えると変な結果
になってしまう。
例えば、方程式x2 =1を解くと、x=\(\pm\)1となるが、
うっかり両辺をxで微分してしまうと、2x=0となり、x=0と
いう間違いが生じる。
質問の問題もこの点について間違えてしまった。
微積分の基本定理より、
 d x
──・∫tan2 kdk=tan2
dx 0
はよいが、右辺の1-xの微分とドッキングしてはいけない。
積分して、

∫tan2 kdk=tanx-x

と右辺の1-xをドッキングするのはよい。
tanx-x=1-x
tanx=1
∴x=45°