微積分学の基本定理の練習問題(全4問・解答つき)
数学II「微積分学の基本定理」(積分法)の練習問題を4問まとめました。解答は各問のすぐ下に折りたたんであります。そのまま印刷すれば、解答の見えない問題プリントになります。
印刷すると、開いている解答だけが一緒に刷られます
問題1原始関数を求める
次の関数 f(x) の原始関数 F(x) を求めよ。ただし、任意の定数を表すときには C とせよ。
- f(x)=x³
- f(x)=3x⁴
- f(x)=3x²+5x+2
- f(x)=2x⁵-3x²+6x-2
- f(x)=(x-1)(x+3)
- f(x)=x²(1-x)
- f(x)=(x-3)⁴
- f(x)=(3x-2)⁴
解答を見る
- F(x)=1/4x⁴+C
- F(x)=3・1/5x⁵+C =3/5x⁵+C
- F(x)=3・1/3x³+5・1/2x²+2・ x+C =x³+5/2x²+2x+C
- F(x)=2・1/6x⁶-3・1/3x³ +6・1/2x²-2・x+C =1/3x⁶-x³+3x²-2x+C
- f(x)=(x-1)(x+3) を展開すると
f(x)=x²+2x-3
なので
F(x) =1/3x³+2・1/2x²-3・x+C =1/3x³+x²-3x+C
- f(x)=x²(1-x) を展開すると
f(x)=x²-x³
なので
F(x)=1/3x³-1/4x⁴+C
- F(x)=1/5(x-3)⁵×1/1+C =1/5(x-3)⁵+C
- F(x)=1/5(3x-2)⁵×1/3+C =1/15(3x-2)⁵+C
問題2原始関数を利用した定積分の計算~その1~(再掲)
次の値を求めよ。
- ∫xdx
- ∫x²dx
- ∫x²dx
- ∫x³dx
解答を見る
- ∫xdx=[1/2x²]0¹ (注) 『定積分の基本公式』 =1/2・1²-1/2・0² =1/2
- ∫x²dx=[1/3x³]0¹ (注) 『定積分の基本公式』 =1/3・1³-1/3・0³ =1/3
- ∫x²dx=[1/3x³]1² (注) 『定積分の基本公式』 =1/3・2³-1/3・1³ =(8-1)/3 =7/3
- ∫x³dx=[1/4x⁴]0¹ (注) 『定積分の基本公式』 =1/4・1⁴-1/4・0⁴ =1/4
問題3原始関数を利用した定積分の計算~その2~
次の値を求めよ。
- ∫(x³-2x+1)dx
- ∫(4x³+3x²-5x-3)dx
- ∫x²(x-3)dx
- ∫(x+1)(x-3)dx
- ∫(x²+1)dx-∫(x²+1)dx
- ∫(x²-2x+1)dx+∫(x²-2x+1)dx
- ∫(x+1)³dx
- ∫1/2(2x-1)⁴dx
解答を見る
- ∫(x³-2x+1)dx =[1/4x⁴-x²+x]-1² (注) 『定積分の基本公式』 =(4-4+2)-(1/4-1-1) =15/4
- ∫(4x³+3x²-5x-3)dx =[x⁴+x³-5/2x²-3x]0¹ (注) 『定積分の基本公式』 =(1+1-5/2-3)-0 =-7/2
- ∫x²(x-3)dx =∫(x³-3x²)dx =[1/4x⁴-x³]1² (注) 『定積分の基本公式』 =(4-8)-(1/4-1) =-13/4
- ∫(x+1)(x-3)dx =∫(x²-2x-3)dx =[1/3x³-x²-3x]-2¹ (注) 『定積分の基本公式』 =(1/3-1-3) -(-8/3-4+6) =-3
- ∫(x²+1)dx-∫(x²+1)dx =∫(x²+1)dx+∫(x²+1)dx (注) 『定積分の性質ii)』 =∫(x²+1)dx (注) 『定積分の性質iii)』 =[1/3x³+x]-1² (注) 『定積分の基本公式』 =(8/3+2)-(-1/3-1) =6
- ∫(x²-2x+1)dx +∫(x²-2x+1)dx =∫(x²-2x+1)dx +∫(x²-2x+1)dx =∫(x²-2x+1)dx (注) 『定積分の性質iii)』 =[1/3x³-x²+x]-2² (注) 『定積分の基本公式』 =(8/3-4+2) -(-8/3-4-2) =28/3
- ∫(x+1)³dx =[1/4(x+1)⁴]0¹ (注) 『定積分の基本公式』 =4-1/4=15/4
- ∫1/2(2x-1)⁴dx =[1/5(2x-1)⁵×1/2]-1^1/2 (注) 『定積分の基本公式』 (注) 『多項式の関数の原始関数』ii)より1/2をかける =0-(-243/10)=243/10
問題4定積分で表された関数
関数 f(x)=∫(t²-t-2)dt の極大値、極小値を求めよ。
解答を見る
f'(x)=x²-x-2=(x+1)(x-2) (注) 『微積分学の基本定理』を使った
であるから、f(x) の増減表は次のようになる。
| x |
… |
-1 |
… |
2 |
… |
| f'(x) |
+ |
0 |
- |
0 |
+ |
| f(x) |
↗ |
極大 |
↘ |
極小 |
↗ |
これより、f(x) は x=-1 のとき極大、 x=2 のとき極小となるのがわかる。
f(x)=∫(t²-t-2)dt =[1/3t³-1/2t²-2t]-1^x =1/3x³-1/2x²-2x-7/6
であるから、極大値 f(-1)=0、極小値 f(2)=-9/2。