[別館]球面倶楽部零八式markIISR

東大入試数学中心。解説なので解答としては不十分。出題年度で並ぶようにしている。大人の解法やうまい解法は極めて主観的に決めている。

1935年(昭和10年)東京帝國大學工學部-數學[3]

[3] 次ノ定積分ノ値ヲ求メヨ.
(a) \displaystyle\int_{0}^{3}\dfrac{dx}{\sqrt{|\,x(x-2)\,|}}
(b) \displaystyle\int_{0}^{\pi}\dfrac{x\sin x}{1+\cos^2 x}dx

2019.04.04記

[解答]
(a) \displaystyle\int_{0}^{3}\dfrac{dx}{\sqrt{|\,x(x-2)\,|}}=\int_{0}^{2}\dfrac{dx}{\sqrt{x(2-x)}}+\int_{2}^{3}\dfrac{dx}{\sqrt{x(x-2)}} =\displaystyle\int_{-1}^{1}\dfrac{dx}{\sqrt{1-x^2}}+\int_{1}^{2}\dfrac{dx}{\sqrt{x^2-1}}=\Bigl[\sin^{-1}x\Bigr]_{-1}^{1}+\Bigl[\log|x+\sqrt{x^2-1}|\Bigr]_{1}^{2}=\pi+\log(2+\sqrt{3})

(b) \displaystyle\int_{0}^{\pi}\dfrac{x\sin x}{1+\cos^2 x}dx=\Bigl[-x\arctan\cos x\Bigr]_0^{\pi}+\displaystyle\int_{0}^{\pi}\arctan\cos xdx=\Bigl[-x\arctan\cos x\Bigr]_0^{\pi}\arctan\cos xx=\dfrac{\pi}{2}で点対称)
=\dfrac{\pi^2}{4}