おき換えを指定された無理関数の不定積分(B)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: おき換えを指定された無理関数の不定積分(A) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
$t=x+1+\sqrt{x^2+2x+5}$ とおくことにより,不定積分 $\displaystyle\int\frac{dx}{\sqrt{x^2+2x+5}}$ を求めよ.
$t=x+1+\sqrt{x^2+2x+5}$ を $x$ で微分すると
\[ \frac{dt}{dx}=1+\frac{2x+2}{2\sqrt{x^2+2x+5}}=\frac{\sqrt{x^2+2x+5}+x+1}{\sqrt{x^2+2x+5}}=\frac{t}{\sqrt{x^2+2x+5}} \]
よって $\dfrac{dx}{\sqrt{x^2+2x+5}}=\dfrac{dt}{t}$
ここで,$x^2+2x+5=(x+1)^2+4>(x+1)^2$ であるから $\sqrt{x^2+2x+5}>|x+1|\geqq -(x+1)$
ゆえに,$t=x+1+\sqrt{x^2+2x+5}>0$ である.
したがって
\[ \int\frac{dx}{\sqrt{x^2+2x+5}}=\int\frac{dt}{t}=\log|t|+C=\log\left(x+1+\sqrt{x^2+2x+5}\right)+C \]
($C$ は積分定数)
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