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2026年2月15日日曜日

合成関数の微分の公式の逆の置換積分法

やさしい微分積分
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【問1】

 以下の関数を積分せよ。


【解答】
 被積分関数の式よりも次数が1つ大きい以下の式F(x)を、合成関数の微分の公式で微分してみる。

(微分結果)

 F(x) の微分の結果の式の形が、積分前の被積分関数の式と同じ形になったので、
式の係数を調整した上で、微分前の関数の式F(x) を、積分の結果として答える。

(解答おわり)

【問2】
 以下の関数を積分せよ。


 被積分関数の式(ー2乗の式)よりも次数が1つ大きい(ー1乗の式)以下の似た式F(x) を、合成関数の微分の公式で微分してみる。

(微分結果)

 F(x) の微分の結果の式の形が(係数を除けば)積分前の被積分関数の式と同じ形になったので、
式の係数を整合させた上で、微分前の関数の式F(x) を、積分の結果として答える。

(解答おわり)

《補足》
 この積分方法は、以下の計算式によって、変数xを変数t(x) に置換して積分する「置換積分法」と呼んでいる。(正しくは式の係数も整合させて計算する。以下の式の(-1/2)は、式を整合させる係数です。)


〘置換積分法の公式〙を整理して書くと以下の2つの公式がある。
(第1の公式)

(第2の公式)


リンク: 

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置換積分法のコツ
置換積分法の概要
合成関数の微分の公式の分かり易い証明
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