高3数学:数学Ⅲの積分|不定積分4(無料問題PDF)

高3|数学IIIの積分解き方がわからないときは 数学III「積分法」の公式と解き方|置換・部分積分・例題10問 を先に読むと、この問題で何を問われているかが分かります。


今日の一問
∫ (x + 2) / (x + 1)2 dx を求めなさい。
——さて、どこから手をつける?
答えと考え方は、この記事の中で順を追って解説します。

このページは高校2年「数学Ⅲの積分」の無料問題プリント(数学Ⅲの積分4)です。このプリントは、分数式を部分分数に分けてから積分する回です。プリントを解いたあと、ページ下部の数強塾オリジナルの練習問題3問で、同じ考え方を段階を追って確かめてください。

プリントをダウンロード

下のリンクから PDF が開きます。印刷して手で解くのがいちばん定着します。

高3数学 数学Ⅲの積分 4

部分分数に分けて積分するで何ができるようになるか

分母が積の形なら、分数をいくつかの簡単な分数の和に分けられます。1/(x(x+1)) = 1/x − 1/(x+1) のように分けてしまえば、あとは log の和です。分けるときの係数は、恒等式として係数を比べるか、分母が 0 になる値を代入すれば決まります。

解き方の手順

1分母を因数分解します。1次式の積になるのがいちばん扱いやすい形です。

2分子 =(それぞれの分母を払った形)と置いて、恒等式を作ります。

3分母が 0 になる値を代入すると、係数が1つずつ決まります。

4分けたあとは、各項を log か xn の公式で積分します。

つまずくのはここ

つまずき1|分母が2乗のときに1つの項しか置かない

(x + 1)2 が分母なら、a/(x+1) と b/(x+1)2 の2項が要ります。

つまずき2|分けた係数を確かめない

分けた式を通分して、元に戻るかを1回は確かめます。

つまずき3|1/(x+1)2 を log にしてしまう

指数が −2 なので、log ではなく −1/(x+1) です。log になるのは 1乗のときだけ。

数強塾オリジナルの練習問題

プリントの問題にたどり着くまでを、3段に分けて出題しています。まず自分で解いてから「解答・解説を見る」を開いてください。

練習1

∫ (x + 2) / (x + 1)2 dx を求めなさい。

解答・解説を見る

解答

分子を x + 2 = (x + 1) + 1 と書き直します。
(x + 1)/(x+1)2 + 1/(x+1)2 = 1/(x+1) + 1/(x+1)2
log|x + 1| − 1/(x + 1) + C
検算:微分すると 1/(x+1) + 1/(x+1)2。通分すると (x+2)/(x+1)2 に戻ります。
分子を「分母 + 定数」に書き直すのが速い。

練習2

∫ 1 / {x(x + 1)} dx を求めなさい。

解答・解説を見る

解答

1/{x(x+1)} = 1/x − 1/(x+1)。
(分母の差が 1 なので、そのまま差の形になります。)
log|x| − log|x + 1| + C
検算:微分すると 1/x − 1/(x+1) = 1/{x(x+1)}。戻ります。
分母の差が 1 なら、そのまま引き算に分けられる。

練習3

∫ (2x + 1) / {(x − 1)(x + 2)} dx を求めなさい。

解答・解説を見る

解答

2x + 1 = a(x + 2) + b(x − 1) と置きます。
x = 1 を代入すると 3 = 3a より a = 1。
x = −2 を代入すると −3 = −3b より b = 1。
log|x − 1| + log|x + 2| + C
検算:微分すると 1/(x−1) + 1/(x+2)。通分すると (2x+1)/{(x−1)(x+2)} に戻ります。
分母が 0 になる値を代入すると、係数が1つずつ決まる。

数学Ⅲの積分の他のプリント

同じ「数学Ⅲの積分」の無料プリントは全部で 10 枚あり、前後以外のものを、扱っている内容を添えて並べました。

解き終わったら

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