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微分積分計算

Last updated at Posted at 2025-07-19

1 / (X (logX)^2)

プレーンテキスト式
1 / (X * (logX)^2)

WolframAlpha式とリンク
1 / (x * (ln x)^2)
https://www.wolframalpha.com/input?i=1+%2F+%28x+*+%28ln+x%29%5E2%29

補足
東京慈恵会医科大学2025年の数学(解析)で出題された式の一部。対数関数の漸近的な挙動や、積分収束性の判定などに用いられる形式。特に無限大における減衰率や極限処理、比較積分などで使用されることがある。自然対数lnを用いた場合、積分 ∫[a,∞] 1/(x (ln x)^2) dx は収束することが知られている。

回転体の体積(昭和大学医学部 2024年)

プレーンテキスト式

V = ∫_{-1}^{1} [ (π - (9√6)/4) * (1 - t^2) + 36√(1 - t^2) ] dt

WolframAlpha式とリンク

integrate [(pi - (9sqrt(6))/4)(1 - t^2) + 36*sqrt(1 - t^2)] from t = -1 to 1

補足
• この式は、回転体の体積を求めるための定積分である。
• 被積分関数の中に (1 - t^2) や √(1 - t^2) が現れており、これは半径 √(1 - t^2) の円(円の面積公式 A = πr²)の断面を回転させる形を想定している。
• t は区間 [-1, 1] を動く媒介変数であり、断面を動かしながら立体を形成する積分操作がなされている。
• 特に √(1 - t^2) の項は円形断面の半径に対応し、円周または円弧に基づく回転対称性を持つ体積計算によく現れる。

ベータ関数形式の定積分

プレーンテキスト式

120 ∫₀¹ x^3 * (1 - x)^7 dx

WolframAlpha式とリンク

120 * integrate x^3 * (1 - x)^7 from x = 0 to 1

補足
• この積分はベータ関数の形
∫₀¹ x^(m−1) * (1−x)^(n−1) dx = B(m, n)
に基づいており、ここでは m = 4, n = 8 に相当。
• ベータ関数と階乗の関係:
B(m, n) = (m−1)! * (n−1)! / (m+n−1)!
• よってこの積分は:
120 × B(4, 8)
= 120 × (3! × 7!) / 11!
= 120 × 6 × 5040 / 39916800
= 3628800 / 39916800
= 1 / 11
• 結果:
120 × ∫₀¹ x³ * (1−x)⁷ dx = 120 / 11

BCの最大値と最小値

プレーンテキスト式(コピペ可)

まず与えられた式は:

BC = √(1 + 16 cos²θ − 16 cos⁴θ)

これを変形して:

BC = √(−16 (cos²θ − 1/2)² + 5), 0 < θ < π/3

補足(2024年度 熊本大学)

この式は、三角関数の平方完成と最大・最小値の評価をテーマとした問題で、与えられたθの範囲内でのBCの最大値と最小値を求めることが目的です。

解説ポイント:
• 与式:

BC = √(−16 (cos²θ − 1/2)² + 5)

•	内部の式 −16 (cos²θ − 1/2)² + 5 の最大値・最小値を評価する問題。
•	cos²θ ∈ (1/4, 1] の範囲で評価すれば、(cos²θ − 1/2)² ∈ (0, 9/16]
•	よって、BC² の最小値は:

BC² = −16 × 9/16 + 5 = −9 + 5 = −4 (非現実的 → cos²θが9/16になることはない)

•	実際には、cos²θ の範囲に基づいて (cos²θ − 1/2)² の最大値は (1 − 1/2)² = 1/4
•	最小値(cos²θ = 1/2 のとき):

BC = √(−16×0 + 5) = √5

•	最大値(cos²θ → 0 のとき):

BC = √(−16×(−1/2)² + 5) = √(−4 + 5) = √1 = 1

結論(範囲内)

BC の最大値:√5
BC の最小値:1

※問題の文脈により範囲が異なる場合があります。必要なら cosθ の具体的な範囲に基づいて再評価可能です。

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