$$$\tan^{3}{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)}$$$の積分

この計算機は、手順を示しながら$$$\tan^{3}{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)}$$$の不定積分(原始関数)を求めます。

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$$$dx$$$$$$dy$$$ などの微分記号を使わずに書いてください。
自動検出のため、空欄のままにしてください。

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入力内容

$$$\int \tan^{3}{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)}\, dx$$$ を求めよ。

解答

正接を1つ取り出し、公式 $$$\tan^2\left(x \right)=\sec^2\left(x \right)-1$$$ を用いて、残りはすべて正割で表せ:

$${\color{red}{\int{\tan^{3}{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(\sec^{2}{\left(x \right)} - 1\right) \tan{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)} d x}}}$$

$$$u=\sec{\left(x \right)}$$$ とする。

すると $$$du=\left(\sec{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx = \tan{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} dx$$$(手順は»で確認できます)、$$$\tan{\left(x \right)} \sec{\left(x \right)} dx = du$$$ となります。

したがって、

$${\color{red}{\int{\left(\sec^{2}{\left(x \right)} - 1\right) \tan{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{u^{5} \left(u^{2} - 1\right) d u}}}$$

Expand the expression:

$${\color{red}{\int{u^{5} \left(u^{2} - 1\right) d u}}} = {\color{red}{\int{\left(u^{7} - u^{5}\right)d u}}}$$

項別に積分せよ:

$${\color{red}{\int{\left(u^{7} - u^{5}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \int{u^{5} d u} + \int{u^{7} d u}\right)}}$$

$$$n=7$$$ を用いて、べき乗の法則 $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ を適用します:

$$- \int{u^{5} d u} + {\color{red}{\int{u^{7} d u}}}=- \int{u^{5} d u} + {\color{red}{\frac{u^{1 + 7}}{1 + 7}}}=- \int{u^{5} d u} + {\color{red}{\left(\frac{u^{8}}{8}\right)}}$$

$$$n=5$$$ を用いて、べき乗の法則 $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ を適用します:

$$\frac{u^{8}}{8} - {\color{red}{\int{u^{5} d u}}}=\frac{u^{8}}{8} - {\color{red}{\frac{u^{1 + 5}}{1 + 5}}}=\frac{u^{8}}{8} - {\color{red}{\left(\frac{u^{6}}{6}\right)}}$$

次のことを思い出してください $$$u=\sec{\left(x \right)}$$$:

$$- \frac{{\color{red}{u}}^{6}}{6} + \frac{{\color{red}{u}}^{8}}{8} = - \frac{{\color{red}{\sec{\left(x \right)}}}^{6}}{6} + \frac{{\color{red}{\sec{\left(x \right)}}}^{8}}{8}$$

したがって、

$$\int{\tan^{3}{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)} d x} = \frac{\sec^{8}{\left(x \right)}}{8} - \frac{\sec^{6}{\left(x \right)}}{6}$$

積分定数を加える:

$$\int{\tan^{3}{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)} d x} = \frac{\sec^{8}{\left(x \right)}}{8} - \frac{\sec^{6}{\left(x \right)}}{6}+C$$

解答

$$$\int \tan^{3}{\left(x \right)} \sec^{6}{\left(x \right)}\, dx = \left(\frac{\sec^{8}{\left(x \right)}}{8} - \frac{\sec^{6}{\left(x \right)}}{6}\right) + C$$$A


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