超速習 微分積分 計算編

第四回 高等学校数学における積分

微分積分学の基本定理: 微分と積分が互いに逆演算であることを理解する

積分とは

  1. 積分の表記: 定積分,不定積分
    または、定積分,不定積分
  2.  
  3. 積分の定義: 数列と級数と積分の関係
       
    • 区分求積法(リーマン積分) を示す. ここで、
         
      • より,(左辺)
      •  
      • (左辺)  

        ここで、
      •  
      • (左辺)

         (定数)
      •  
      • この定数を積分の値として定義しようということ
      •  
    •  
    • とびとびの離散的な値を取る数列、の総和=級数は,(連続関数の)積分で容易に計算が可能になる,ということを意味する
         
      • 例えば、 の時、
      •  
      • (左辺)
      •  
      • (左辺)
      •  
      • (左辺)
      •  
      • ここで、の時、
      •  
      • よって、(左辺)
      •  
      • を利用していることに注目。この式はに相当。
      •  
      • 同様に、の時、
      •  
      • (左辺)
      •  
      • (左辺)
      •  
      • (左辺)
      •  
      • (左辺)
      •  
      • (左辺)
      •  
      • (左辺)
      •  
      • (左辺)
      •  
      • ここで、の時、
      •  
      • よって、(左辺)
      •  
      • を利用していることに注目。この式はに相当。
      •  
       
    •  
    • で両辺を微分する.したがって,関数がなんであれ積分したものを微分すると元に戻る
    •  
    • 積分値つまり,ある関数で与えられた面積は,高次の関数の両端の値の差だけで決まる.
    •  
  4.  
  5. いろいろな積分
    : 導関数: 原始関数

積分の公式

     
  1. 積分の性質:
        
    • 線型性:
    •   
    • 区間の分割:
    •   
    • 符号の逆転:
  2.   
  3. 置換積分:  ★超重要★
  4.   
  5. 部分積分:  ★困った時は部分積分★
  6.  

演習1: 定積分

Q1.

Q2.円の面積:

Q3.半径rの球に外接する円柱の体積:

Q4.半径rで高さrの円錐の体積:

Q5.y=f(x)=xにおける,x軸での回転体の体積:

Q6.球の体積:

Q7.における,x軸での回転体の体積:

また,(円柱の体積)-(2つの円錐の体積)

演習2: 特徴のある関数の積分

Q1.

Q2. としてみよ

Q3.

Q4.


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