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不定積分です

∫1/(1+tanx)dx をtanx=tとおいて解くらしいのですが、うまくいきません。 答えは1/5*log|{2(1-cosx)+sinx}/(1-cosx-2sinx)|+C  です(わかりにくくてすいません)。たびたび申し訳ありませんがお願いします。

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回答No.1

I=∫dx/(1+tan(x)) tan(x)=tとおくと,dx/cos^2(x)=dtよりdx=dt/(1+t^2)となるので, I=∫dt/((1+t)(1+t^2)) となります.ここで被積分関数を部分分数展開するために, 1/((1+t)(1+t^2))=a/(1+t)+(b+ct)/(1+t^2) とおきます.両辺に(1+t)(1+t^2)をかけてa,b,cを求めると, 1=a(1+t^2)+(b+ct)(1+t) → 1=(a+b)+(b+c)t+(a+c)t^2 → a+b=1, b+c=0, a+c=0 → a=b=1/2, c=-1/2 となります.よって, I=∫[(1/2)*{1/(1+t)}+(1/2)*{(1-t)/(1+t^2)}]dt =∫[(1/2)*{1/(1+t)}+(1/2)*{1/(1+t^2)}-(1/4){(1+t^2)'/(1+t^2)}]dt (←「'」はtでの微分) =(1/2)*log(1+t)+(1/2)*Arctan(t)-(1/4)*log(1+t^2)+C =(1/2)*log(1+tan(x))+(1/2)*Arctan(tan(x))-(1/4)*log(1+tan^2(x))+C =(1/2)*log(1+tan(x))+(1/2)x+(1/2)*log(cos(x))+C =(1/2)*log{(1+tan(x))*cos(x)}+(1/2)x+C =(1/2)*log{cos(x)+sin(x)}+(1/2)x+C となります. 計算量が多いですが,特に工夫しなければいけない点もないので,積分計算の基本方針に従って地道に計算していって下さい. 示されている解答と少し違うような気がしますが,本結果は下の「参考URL」のリンク先での計算結果と一致しているので,これで正しいと思います.

参考URL:
http://integrals.wolfram.com/index.ja.cgi
bluemountain
質問者

お礼

すいません。答えを間違えて載せてました。 無事解けました、ありがとうございました。

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