数学
高校生
解決済み

周期的に正になったり負になったりする積分の面積の有限性についての問題(3)です。
自分的に直接積分して値が有限かどうかをみる方向で解いてみましたが、面積の値が回答とあってないし、方法も回答と結構違います。私の方法は間違ってるんですか?
回答の方法ですが、そのkで積分を分割してることはわかってます。でも見たところ、負の面積を正にしてはいないと思うので、ならなぜ分割する必要があるんですか?

よろしくお願いします。

関数 の=esinマ3 。 について, 以下の設問に答えよ。 g 1) 第ヵ次導関数(ex) を求めよ。 (2) 関数7(x) の原始関数を 1 つ答えよ。 (3) xSミ0 において, 曲線 ッ=ニ7(x) と x 軸で囲まれた領域の面積が有限か否か, 理 をつけて答えよ。 <筑波大学一第三学群・工学レステム学類〉
9 DD > 73 *届 衣CtD を Y3 2 を 2 Smっー を9 = es sinプっ 9 1 テ そ (-k+) _Y3 ーー a(&-1) 1 十 ー方* ー|計(am ss) ー と 9 ( ) 2 2 2 2し 75 7 よっ て 3 か 79 1 oe ーーユル ーーeaKwrpcos(g+D どーテー 方“ば り(1+e Y3 ) 1 7 昌 1一【e 7“ +e二"cos(ーg = (」 語り) 1 2 1一e~廊" をにCp _-、 3 1+e-太* つの) ii G) と ー計(一1)-* したがって, *全0 において曲線 ッニ7(* の 7代ニル | ァ 軸で囲まれた全領域の面積は有限であると 考えてよい。 ーーの egびー (1+の"り)
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積分 有限 面積 三角関数

回答

✨ ベストアンサー ✨

よく見てみてください!。
2枚目の右上の式には絶対値がついています、このタイミングで分割した部分の面積が全て正になるように調整されています。
だから、そのまま積分してしまうと値が変わります。😀

なず

ありがとうございます。なるほど、そこで正にしたんですね。わかりました。

もう一つこれと似たような問題を聞いてもいいですか?二枚目の画像の赤いところのk乗はどうやって得られたのかわからないのです。

ピタゴラス

積分記号やe^-xがあるせいで分かりにくいかもしれませんが、要は|sinx|の絶対値を外したときに出てきたやつです。

ここで、sinxは周期πでプラス、マイナス、プラス、マイナス、・・・を繰り返すと思います。そして、それらのマイナスを全てプラスに変えるために、(-1)^kがかけられています。

考え方として、sinxは最初の[0,π]のときプラス、[π、2π]のときマイナス、[2π、3π]のときプラス、・・・
というふうになっています。
つまり[kπ、(k+1)π]の区間において、kが偶数のときプラス、kが奇数のときマイナスになると見て取れます。
なので,kの偶奇事に+,-,+,-,・・・と値を変えるような何かを前にかけてやると、区間ごとにsinxがプラスの値をとるようになります。そして、その何かというのは明らかに(-1)^kである事が分かります。

こんな感じですね。😀

なず

ありがとうございます!分かりやすいです!
今回は+-+-...なので(-1)^kの他に例えば(-1)^(k+2)も行けますね、そんな変な数取る必要ないけど。
で-+-+...だったら、(-1)^(k-1)も(-1)^(k+1)も同じくらい一番簡単で、こういうとき後で右の項からまた-1をくくり出せるかもしれないことを見据えて(-1)^(k-1)の方を取りましょうか。

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