置換積分。やりかたは大きく3つなのかなあ~
(1から順に考えていく)
1.決まったパターン
この式の場合、こう置換しろ!というパターンがあるもの
例1/(1+x^2)ときたら、x=tanθと置け!みたいな
2.接触型
置換する式をt=g(x)と置いたとき、tを微分したg'(x)が、
積分する式の前についている場合、つまり
∫g'(x)f(x) dxの場合
f(x)をtで表した式をh(t)とすると、
∫h(t)dt
を計算する
3.x=に変形して、微分する
置換する式t=g(x)を、xについて解いてx=u(t)の形に書き直し、
それを微分してx'=u'(t)を求める。
そして、f(x)のxのところをu(t)に置き換えて
その結果現れた、tで表した式をh(t)とすると、
∫h(t)u'(t)dt
を求める。
これを、1,2,3の順に適用可能か考えるんだけど・・・
この2つは、やりかた全く違うように見えるけど・・・
同じように扱っていいの?と思ってしまう。
そして、この結果、↓の問題

の問題は、形は似てるけど、解き方は全く違って、
(1)は、2の接触型で解いて
(2)は、3のxに変形した形で解く
・・・・
これ、高校生の時、さっぱり意味わかんなかった。
で、大人になって分かった。
2も3も、いや1ですら、やっていることは一緒。
∫ f(x) dx で書かれたdxを、tの式に置き換えるので、dtに書き換えるための行為。その書き換え方法が2と3で違う。
ただ、書き換えの際、以下のきまりを使う
1.tで微分した場合は dt/dx,
xで微分した場合はdx/dtになる。
2.dx/dtとかは、約分したり、分子分母にかけたり、計算とおなじような
ことができる(高校で、これを教えないので、この変形は、答案には
書いてはいけない)
■2.接触型は、結局なにしてる?
→ g'xのところにdt/dxを代入dxを約分すると、dtだけの式になる
↓のかんじ

■3.xに変形して微分は何してる?
微分するとdx/dt=u'(t)が求まり、ここでdtを右辺にdx=u'(t)dtで、dxを代入
↓のかんじ

つまり、2と3は、dxからdtに変換するってことは同じなんだけど、
そのやり方が、2と3で異なっているってわけ。
だけど、dx/dtの通分とか移項とかをやっていいとはいわれていないので
テスト用紙には書いちゃいけないし、学校でも教えてくれない
教科書にも書いてない。
だから、なにやってるのかわからず、
わかんないからできないという高校生活でした。
ちなみに、これを解禁された形で(1)、(2)の問題を解くと、
下のようになります。
■(1)

■(2)
