質問<546>
「「定積分」」
日付 2001/7/1
質問者 海苔町


積分範囲は0からaまでです。
∫x\(\sqrt{\quad}\)(2ax-\(x^{2}\))dx
よろしくお願いします。

お返事(武田)
日付 2001/7/5
回答者 武田


\(\sqrt{\quad}\)(2ax-x2 )=tとおくと、
2乗して、
2ax-x2 =t2
2 -2ax+t2 =0
x=a\(\pm\)\(\sqrt{\quad}\)(a2 -t2
(2a-2x)dx=2tdt

     2t
dx=──────dt
   2a-2x

    t
  =───dt
   a-x

      -t
  =─────────dt
   \(\pm\)\(\sqrt{\quad}\)(a2 -t2

x|0─→a
──────
t|0─→a

a             a                -t
∫x\(\sqrt{\quad}\)(2ax-x2 )dx=∫{a\(\pm\)\(\sqrt{\quad}\)(a2 -t2 )}t─────────dt
0             0             \(\pm\)\(\sqrt{\quad}\)(a2 -t2

   a    -at2      a
  =∫ ─────────dt-∫t2 dt=※
   0 \(\pm\)\(\sqrt{\quad}\)(a2 -t2 )    0

t=acosθとおくと、dt=-asinθdθ
t|0─→a
──────
θ|π/2→0

   0  -a・a2 cos2 θ           a3
 ※=∫  ─────────(-asinθ)dθ-───
   π/2   \(\pm\)asinθ             3

      0         a3
  =\(\pm\)a3 ∫  cos2 θdθ-──
      π/2        3

      0  1+cos2θ    a3
  =\(\pm\)a3 ∫  ──────dθ-──
      π/2   2       3

       1  sin2θ 0   a3
  =\(\pm\)a3 [─θ+────]  -───
       2   4  π/2   3

        π   a3
  =\(\pm\)a3 (-─ )-──
        4   3

    a3
  =-──(4\(\pm\)3π) ……(答)
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