■18世紀における微積分(その59)
18世紀の初期において微積分が確立されていくようになり、たとえば、次のような不定積分
[1]∫dx/(x+a)
[2]∫dx/(x^2+a^2)
[3]∫dx/(x^2-a^2)
[4]∫(x+a)dx/(x^2+bx+c)
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[5]∫P(x)dx/Q(x)
が問われるようになった
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[1]∫dx/(1+x^2)=arctanx
[2]∫dx/(1+x^2)^1/2=log(x+(1+x^2)^1/2)
[3]∫(1+x^2)^1/2dx=1/2・x(1+x^2)^1/2+1/2・log(x+(1+x^2)^1/2)
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[2]∫dx/(1+x^2)^1/2=log(x+(1+x^2)^1/2)
t=x+(1+x^2)^1/2とおく.
x=(t^2−1)/2t,dx=(1+t^2)/2t^2dt
(1+x^2)^1/2=t−x=(1+t^2)/2t
したがって,
∫dx/(1+x^2)^1/2=∫2t/(1+t^2)・(1+t^2)/2t^2dt
=∫dt/t=logt=log(x+(1+x^2)^1/2)
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[3]∫(1+x^2)^1/2dx=1/2・x(1+x^2)^1/2+1/2・log(x+(1+x^2)^1/2)
∫(1+x^2)^1/2dx=∫(1+t^2)/2t・(1+t^2)/2t^2dt
=1/4・∫(t^4+2t^2+1)/t^3dt
=1/4・∫(t+2/t+1/t^3)dt
=1/4{1/2・t^2+2logt−1/2t^2}
=1/8{t^2−1/t^2}+1/2・logt
t=x+(1+x^2)^1/2
1/t=(1+x^2)^1/2−x
t^2−1/t^2=4x(1+x^2)^1/2
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