数学II 第7章 積分法 — 微積分学の基本定理

微積分学の基本定理について

微積分学の基本定理とは

簡単のため以下では

として考えていくことにする。

STEP1: の関数 と考える

まず、定積分 について考える。

この値は、右図のように の区間で 軸が囲む面積を表すので、 を定数、 を変数と考えると、この値は の関数となっている( が決まれば面積が決まる)。

<mjx-container role= から までの積分"> そこで と表すことにする。

STEP2: の図形的意味を考える

このような を導入すると であるから、その差は となる。

STEP3:面積で評価する

ここで、下図のように における の最大値を 、最小値を とすると( を定数とみれば、 の関数である)、面積を比較することにより が成り立つ(下の図参照)。

面積で評価する
面積で評価する

STEP4: の極限を考える

の辺々を で割ると ここで という極限を考えると、区間 の幅はどんどん狭くなっていき

  • 最小値
  • 最大値

となるので、はさまれた となる。つまり となる。

はさみうちの定理 (squeeze theorem) という。詳しくはFTEXT 数学IIIで学ぶ。

いま、 の左辺は関数 の導関数 の定義式そのものであるので、 、つまり を表している。

定理1微積分学の基本定理 §

関数 において が成り立つ。ただし、 は定数とする。

定積分の基本公式

原始関数とは何か

微分すると になる関数を、原始関数 (primitive function) という。つまり のとき、 の原始関数という。

原始関数は一通りには定まらない。たとえば、 などは微分すると、どれも となるので、これらはすべて の原始関数である。任意の定数 で微分すると になるので、一般には で表されるものすべてが の原始関数となる。

これから、次のことがいえる。

定理2原始関数どうしの差は定数 §

の原始関数 があったとき、各々の原始関数は定数項が違うだけなので となるある定数 が存在する。

原子関数 また、原始関数について次のことがいえる。

定理3原始関数の性質 §

関数 の原始関数をそれぞれ とする。つまり とすると

  1. は関数 の原始関数である。
  2. は関数 の原始関数である。

が成り立つ。

証明
  1. を微分すると となり、 は確かに の原始関数である。
  2. を微分すると となり、 は確かに の原始関数である。

特に、多項式の関数の原始関数については次のようになる。

定理4多項式の関数の原始関数 §

任意の定数を として

  1. の原始関数は
  2. の原始関数は

である。

原始関数とは何か

ii の式は、 と覚えよう。

証明
  1. で微分すると となるので、確かに の原始関数である。
  2. で微分すると(←『微分の計算法則iv)』参照) となるので、確かに の原始関数である。
問題1原始関数を求める

次の関数 の原始関数 を求めよ。ただし、任意の定数を表すときには とせよ。

解答を見る
  1. を展開すると なので
  2. を展開すると なので

定積分の基本公式について

元記事: http://www.ftext.org/text/section/133(取得日 2026-08-07)

最終更新: 2026-08-08

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