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解析 対数の積分(部分分数分解)

部分分数分解

\begin{align} \int_{x=0}^{x=1} {1 \over x^2+7x+10} \, dx &= \int_{x=0}^{x=1} {1 \over (x+2)(x+5)} \, dx \\ \\ &= \int_{x=0}^{x=1}{1\over ( \qquad )} \left\{ {1 \over (x+2)} - {1\over (x+5)} \right\}\, dx \end{align} { } の中を仮に通分してみると分子が3になるから、
元の式と等しくするためには ( )の中は3ですね。

だから \begin{align} \int_{x=0}^{x=1} {1 \over x^2+7x+10} \, dx &= \int_{x=0}^{x=1} {1 \over (x+2)(x+5)} \, dx \\ \\ &= \int_{x=0}^{x=1}{1\over ( 3 )} \left\{ {1 \over (x+2)} - {1\over (x+5)} \right\}\, dx \\ \\ &= {1\over 3} \left\{ \int_{x=0}^{x=1}{1 \over (x+2)} \, dx - \int_{x=0}^{x=1}{1 \over (x+5)} \, dx \right\} \end{align} 前半を$A$, 後半を $B$ などと置いて、それぞれ求めてから最後にまとめればよいです。 例: \begin{align} A&= \int_{x=0}^{x=1}{1 \over (x+2)} \, dx \\ B&= \int_{x=0}^{x=1}{1 \over (x+5)} \, dx \\ とおくと\\ (与式)&= {1\over 3} \left\{ A-B \right\}\\ \end{align}

別解
\begin{align} \int_{x=0}^{x=1} {1 \over x^2+7x+10} \, dx &= \int_{x=0}^{x=1} {1 \over (x+2)(x+5)} \, dx \\ \\ &= \int_{x=0}^{x=1}{1\over ( 3 )} \left\{ {1 \over (x+2)} - {1\over (x+5)} \right\}\, dx \\ \\ &= {1\over 3} \left\{ \int_{x=0}^{x=1}{1 \over (x+2)} \, dx - \int_{x=0}^{x=1}{1 \over (x+5)} \, dx \right\} \\ \\ &= {1\over 3} \Bigl[ \quad \log_e|x+2|- \quad \log_e|x+5| \quad \Bigr]_{x=0}^{x=1}\\ \\ &= {1\over 3} \left\{ \log_e|1+2|- \log_e|1+5| - (\log_e|0+2|- \log_e|0+5| ) \right\} \\ \\ &= {1\over 3} \left\{ \log_e|1+2|- \log_e|1+5| - \log_e|0+2|+ \log_e|0+5| \right\} \\ \\ &= {1\over 3} \left\{ \log_e{ 3 \cdot 5 \over 6 \cdot 2 } \right\} \\ \\ &= {1\over 3} \left\{ \log_e{ 5 \over 4 } \right\} \\ \end{align}

練習
教科書p.101 練習42 (1)(2)
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