解
∫tan4(x)sec(x)dx
解
32(2563lntan(2x)+1−256(tan(2x)+1)3+256(tan(2x)+1)21+64(tan(2x)+1)31−128(tan(2x)+1)41−2563lntan(2x)−1−256(tan(2x)−1)3−256(tan(2x)−1)21+64(tan(2x)−1)31+128(tan(2x)−1)41)+C
解答ステップ
∫tan4(x)sec(x)dx
三角関数の公式を使用して書き換える
=∫cos5(x)sin4(x)dx
u置換積分法を適用する
=∫(1−u2)532u4du
定数を除く: ∫a⋅f(x)dx=a⋅∫f(x)dx=32⋅∫(1−u2)5u4du
以下の部分分数を得る: (1−u2)5u4:256(u+1)3+256(u+1)23−128(u+1)31−64(u+1)43+32(u+1)51−256(u−1)3+256(u−1)23+128(u−1)31−64(u−1)43−32(u−1)51
=32⋅∫256(u+1)3+256(u+1)23−128(u+1)31−64(u+1)43+32(u+1)51−256(u−1)3+256(u−1)23+128(u−1)31−64(u−1)43−32(u−1)51du
総和規則を適用する: ∫f(x)±g(x)dx=∫f(x)dx±∫g(x)dx=32(∫256(u+1)3du+∫256(u+1)23du−∫128(u+1)31du−∫64(u+1)43du+∫32(u+1)51du−∫256(u−1)3du+∫256(u−1)23du+∫128(u−1)31du−∫64(u−1)43du−∫32(u−1)51du)
∫256(u+1)3du=2563ln∣u+1∣
∫256(u+1)23du=−256(u+1)3
∫128(u+1)31du=−256(u+1)21
∫64(u+1)43du=−64(u+1)31
∫32(u+1)51du=−128(u+1)41
∫256(u−1)3du=2563ln∣u−1∣
∫256(u−1)23du=−256(u−1)3
∫128(u−1)31du=−256(u−1)21
∫64(u−1)43du=−64(u−1)31
∫32(u−1)51du=−128(u−1)41
=32(2563ln∣u+1∣−256(u+1)3−(−256(u+1)21)−(−64(u+1)31)−128(u+1)41−2563ln∣u−1∣−256(u−1)3−256(u−1)21−(−64(u−1)31)−(−128(u−1)41))
代用を戻す u=tan(2x)=32(2563lntan(2x)+1−256(tan(2x)+1)3−(−256(tan(2x)+1)21)−(−64(tan(2x)+1)31)−128(tan(2x)+1)41−2563lntan(2x)−1−256(tan(2x)−1)3−256(tan(2x)−1)21−(−64(tan(2x)−1)31)−(−128(tan(2x)−1)41))
簡素化=32(2563lntan(2x)+1−256(tan(2x)+1)3+256(tan(2x)+1)21+64(tan(2x)+1)31−128(tan(2x)+1)41−2563lntan(2x)−1−256(tan(2x)−1)3−256(tan(2x)−1)21+64(tan(2x)−1)31+128(tan(2x)−1)41)
定数を解答に追加する=32(2563lntan(2x)+1−256(tan(2x)+1)3+256(tan(2x)+1)21+64(tan(2x)+1)31−128(tan(2x)+1)41−2563lntan(2x)−1−256(tan(2x)−1)3−256(tan(2x)−1)21+64(tan(2x)−1)31+128(tan(2x)−1)41)+C