No.2ベストアンサー
- 回答日時:
I=∬[D] 1/(x^2+y^2)^(1/2)dxdy
t=x/yと置くと
=∫[0,1] dy ∫[0,1/y] 1/(1+t^2)^(1/2) dt
=∫[0,1] dy [asinh(t)] [t:0,1/y]
=∫[0,1] asinh(1/y) dy
=[y*asinh(1/y)+(1/2)log{√(1+(1/y)^2)+1}-(1/2)log{√(1+(1/y)^2)-1}] [x:0,1]
=asinh(1)+(1/2)log{(√2+1)/(√2-1)}-lim[y→+0] y*asinh(1/y)
+(1/2)lim[y→+0]log[{√(1+(1/y)^2)-1}/{√(1+(1/y)^2)+1}]
=log(1+√2)+log(√2+1)-0 +(1/2)lim[y→+0]log[{√(y^2+1)-y}/{√(y^2+1)+y}]
=2log(1+√2) + log(1)
=2log(1+√2) +0
=2log(1+√2)
【注】逆双曲線関数:asinh(x)=log{x+√(1+x^2)}, asinh(1)=log(1+√2)
(対数は自然対数)
No.4
- 回答日時:
訂正です。
#3の3行目
I = ∫(1/r) r dr dθ = ∫dr dθ。
にある二つの
∫
は、いずれも
∫∫
の間違いです。
No.3
- 回答日時:
見なれた関数で計算してみましょう。
極座標を使うと、与えられた積分は
I = ∫(1/r) r dr dθ = ∫dr dθ。
積分範囲は、
θ = 0 → π/2、
r = 0 → 1/cosθ (0 <= θ <= π/4)、
= 0 → 1/sinθ (π/4 < θ <= π/2)。
対称性から θ = 0 → π/4 の積分とπ/4 → π/2 の積分は等しいので、
I = 2 ∫[π/4,π/2] (∫[0,1/sinθ] dr) dθ
= 2 ∫[π/4,π/2] (1/sinθ) dθ。
不定積分
J = ∫(1/sinθ) dθ
を求めるために、
t = sin(θ/2)
とおくと、
dt = (1/2) cos(θ/2) dθ
より
J = ∫[1/{2sin(θ/2)cos(θ/2)}]{2/cos(θ/2)}dt
= ∫[1/{t(1-t^2)}] dt
= ∫[1/t + (1/2){1/(1-t) - 1/(1+t)}] dt
= ln(t) - (1/2){ln(1-t) + ln(1+t)} (ln は自然対数)
= ln(t) - (1/2)ln(1-t^2)
= ln{sin(θ/2)} - (1/2)ln{cos^2(θ/2)}
= ln{sin(θ/2)} - ln{cos(θ/2)}
= ln{tan(θ/2)}。
よって
I = 2 ln{tan(θ/2)}[π/4,π/2]
= 2 [ln{tan(π/4)} - ln{tan(π/8)}]
= 2 [ln(1) - ln{tan(π/8)}]
= - 2 ln{tan(π/8)}。
tan(π/8) を求めるために、倍角公式
tan(2φ) = 2 tanφ/{1- tan^2(φ)}
で
φ = π/8、
x = tan(π/8)
とすると、
1 = tan(π/4) = 2 x / (1 - x^2)。
これから
x^2 + 2 x -1 = 0。
これを解いて
x = -1 ± √2。
x > 0 なので、
x = √(2) - 1。
よって、
I = - 2 ln{√(2) - 1}
= 2 ln{1/(√(2) - 1)}
= 2 ln{√(2) + 1}。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 数学 微分積分の二重積分についての問題がわからないです。 1 2022/07/18 17:43
- 数学 微分積分の二重積分についての問題がわからないです。 1 2022/07/17 02:38
- 数学 微分積分の二重積分についての問題がわからないです。 1 2022/07/17 02:36
- 数学 二重積分 1 2023/01/28 19:51
- 数学 大学の解析学の問題です。 ∮[0→1]2xdxをリーマン積分の定義に従って求めよ という問題がわから 4 2022/12/21 19:04
- 大学・短大 arcsinを含んだ極限の解き方がわかりません 4 2023/06/22 23:28
- 中学校 比の文章題 2 2022/08/28 02:49
- 数学 t=tan(x/2)の置換積分について質問です。写真の問題では、(1)でt=tan(x/2)として、 6 2022/11/21 22:59
- 数学 数学の解法について こんばんは。最近数学の問題を解いています。証明問題を解いたのですが、解答とアプロ 4 2022/09/11 23:22
- 数学 微分積分の円錐の体積についての問題がわからないです。 2 2022/07/16 16:26
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
数3の極限について教えてくださ...
-
1/5+4cosxの0→2πまでの積分で、...
-
1 / (x^2+1)^(3/2)の積分について
-
cosπ/2やcos0ってどのように求...
-
高校数学です。【三角関数】
-
積分の問題について
-
重積分の変数変換後の積分範囲...
-
重積分について
-
数学の難問です。わかりません。
-
扇形の図形に長方形が内接
-
数学のパラメータ表示の積分な...
-
半角の公式を使ってCOSπ/8の値...
-
1/(sinx+cosx)の積分
-
cos(10π/3)は計算可能ですか?
-
重積分
-
区間[0,1]で連続な関数f(x)に...
-
離散コサイン変換に関して、な...
-
定積分のdθの場合について
-
複素平面の問題
-
逆三角関数の方程式の問題です...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
1 / (x^2+1)^(3/2)の積分について
-
逆三角関数の方程式の問題です...
-
数3の極限について教えてくださ...
-
cos π/8 の求め方
-
数学IIIの積分の問題がわかりま...
-
位相がよく分かりません。 cos(...
-
積分計算(定積分)
-
複素数のn乗根が解けません
-
arccos0の値ってなぜπ/2なんで...
-
sinθ・cosθの積分に付いて
-
扇形の図形に長方形が内接
-
1/5+4cosxの0→2πまでの積分で、...
-
cosx<0(0≦x≦2π)の範囲を教えて...
-
五芒星の角(?)の座標
-
重積分について
-
cos(10π/3)は計算可能ですか?
-
y=cosx(0≦x≦π/2)のy軸周りの回...
-
xsinx-cosx=0 の解と極限
-
回答者どもがなかなか答えられ...
-
1/(sinx+cosx)の積分
おすすめ情報