1/sinx(サイン分の1)と1/cosx(コサイン分の1)の積分
サイン分の1,コサイン分の1の積分のやり方を解説します。方法は複数あります。
方法1:部分分数分解を使った積分
方法1:部分分数分解を使った積分
サイン分の1の積分
被積分関数の分母と分子に をかけて,部分分数分解します。
ここで,公式 を用いて上の式を積分します:
コサイン分の1の積分
こちらも同様の式変形をします:
方法1はおもしろいですが,やり方を知らないと思いつくのは難しいです。
方法2:有名な置換積分を用いる方法
方法2:有名な置換積分を用いる方法
実は, の有理式に対しては,万能な方法があります。すなわち, と置換すれば,手間はかかりますが,必ず積分できます。
積分計算の準備
とおくと, は を用いて以下のように表すことができます。
また, を で微分すると,
実際に積分を行う
方法1と方法2の結果を比べる
方法1と方法2の結果を比べる
方法1と方法2の答えは一見異なるように見えますが,答えは(定数を除いて)一致しているはずです。よって,以下がわかります。 そして を代入すると がわかります。
実際,三角関数の倍角の公式などを使って,以下の関係式を導けます: 一つの問題を異なった方法で解き,一見同じだとわからない2つの解を得ることで,関係式を見つけることができました!
方法3
方法3
追記:こんな方法もあります(読者の方に教えていただきました)!
また, に注意すると,
sec、cosec、cot を用いた表現
sec、cosec、cot を用いた表現
, に注意すると,以下のように表すこともできます。
参考:三角関数sec, cosec, cotと記号の意味 上の表し方が冒頭の公式と同じであることは,以下のように確認できます:
同じ不定積分なのに,いろいろな見た目の表し方があって面白いですね。
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