微分積分例

$\int_{0}^{3} x \sqrt{x + 1} d x$

ステップ 1

$u = x$ と $d v = \sqrt{x + 1}$ ならば、公式 $\int u d v = u v - \int v d u$ を利用して部分積分します。

$x (\frac{2}{3} {(x + 1)}^{\frac{3}{2}})]_{0}^{3} - \int_{0}^{3} \frac{2}{3} {(x + 1)}^{\frac{3}{2}} d x$

ステップ 2

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.1

$\frac{2}{3}$ と ${(x + 1)}^{\frac{3}{2}}$ をまとめます。

$x \frac{2 {(x + 1)}^{\frac{3}{2}}}{3}]_{0}^{3} - \int_{0}^{3} \frac{2}{3} {(x + 1)}^{\frac{3}{2}} d x$

ステップ 2.2

$x$ と $\frac{2 {(x + 1)}^{\frac{3}{2}}}{3}$ をまとめます。

$\frac{x (2 {(x + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3}]_{0}^{3} - \int_{0}^{3} \frac{2}{3} {(x + 1)}^{\frac{3}{2}} d x$

ステップ 3

$\frac{2}{3}$ は $x$ に対して定数なので、 $\frac{2}{3}$ を積分の外に移動させます。

$\frac{x (2 {(x + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3}]_{0}^{3} - (\frac{2}{3} \int_{0}^{3} {(x + 1)}^{\frac{3}{2}} d x)$

ステップ 4

$u = x + 1$ とします。次に $d u = d x$ 。 $u$ と $d$ $u$ を利用して書き換えます。

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ステップ 4.1

$u = x + 1$ とします。 $\frac{d u}{d x}$ を求めます。

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ステップ 4.1.1

$x + 1$ を微分します。

$\frac{d}{d x} [x + 1]$

ステップ 4.1.2

総和則では、 $x + 1$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$ です。

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$

ステップ 4.1.3

$n = 1$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$1 + \frac{d}{d x} [1]$

ステップ 4.1.4

$1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $1$ の微分係数は $0$ です。

$1 + 0$

ステップ 4.1.5

$1$ と $0$ をたし算します。

$1$

ステップ 4.2

$u = x + 1$ の $x$ に下限値を代入します。

$u_{lower} = 0 + 1$

ステップ 4.3

$0$ と $1$ をたし算します。

$u_{lower} = 1$

ステップ 4.4

$u = x + 1$ の $x$ に上限値を代入します。

$u_{upper} = 3 + 1$

ステップ 4.5

$3$ と $1$ をたし算します。

$u_{upper} = 4$

ステップ 4.6

$u_{lower}$ と $u_{upper}$ について求めた値は定積分を求めるために利用します。

$u_{lower} = 1$

$u_{upper} = 4$

ステップ 4.7

$u$ 、 $d u$ 、および新たな積分の極限を利用して問題を書き換えます。

$\frac{x (2 {(x + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3}]_{0}^{3} - \frac{2}{3} \int_{1}^{4} u^{\frac{3}{2}} d u$

ステップ 5

べき乗則では、 $u^{\frac{3}{2}}$ の $u$ に関する積分は $\frac{2}{5} u^{\frac{5}{2}}$ です。

$\frac{x (2 {(x + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3}]_{0}^{3} - \frac{2}{3} \frac{2}{5} u^{\frac{5}{2}}]_{1}^{4}$

ステップ 6

代入し簡約します。

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ステップ 6.1

$3$ および $0$ で $\frac{x (2 {(x + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3}$ の値を求めます。

$(\frac{3 (2 {(3 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3}) - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} \frac{2}{5} u^{\frac{5}{2}}]_{1}^{4}$

ステップ 6.2

$4$ および $1$ で $\frac{2}{5} u^{\frac{5}{2}}$ の値を求めます。

$(\frac{3 (2 {(3 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3}) - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.1

$3$ と $1$ をたし算します。

$\frac{3 (2 \cdot 4^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.2

$4$ を $2^{2}$ に書き換えます。

$\frac{3 (2 \cdot {(2^{2})}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.3

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$\frac{3 (2 \cdot 2^{2 (\frac{3}{2})})}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.4

$2$ の共通因数を約分します。

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ステップ 6.3.4.1

共通因数を約分します。

$\frac{3 (2 \cdot 2^{2 (\frac{3}{2})})}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.4.2

式を書き換えます。

$\frac{3 (2 \cdot 2^{3})}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.5

$2$ を $3$ 乗します。

$\frac{3 (2 \cdot 8)}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.6

$2$ に $8$ をかけます。

$\frac{3 \cdot 16}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.7

$3$ に $16$ をかけます。

$\frac{48}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.8

$48$ と $3$ の共通因数を約分します。

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ステップ 6.3.8.1

$3$ を $48$ で因数分解します。

$\frac{3 \cdot 16}{3} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.8.2

共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.8.2.1

$3$ を $3$ で因数分解します。

$\frac{3 \cdot 16}{3 (1)} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.8.2.2

共通因数を約分します。

$\frac{3 \cdot 16}{3 \cdot 1} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.8.2.3

式を書き換えます。

$\frac{16}{1} - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.8.2.4

$16$ を $1$ で割ります。

$16 - \frac{0 (2 {(0 + 1)}^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.9

$0$ と $1$ をたし算します。

$16 - \frac{0 (2 \cdot 1^{\frac{3}{2}})}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.10

1のすべての数の累乗は1です。

$16 - \frac{0 (2 \cdot 1)}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.11

$2$ に $1$ をかけます。

$16 - \frac{0 \cdot 2}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.12

$0$ に $2$ をかけます。

$16 - \frac{0}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.13

$0$ と $3$ の共通因数を約分します。

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ステップ 6.3.13.1

$3$ を $0$ で因数分解します。

$16 - \frac{3 (0)}{3} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.13.2

共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.13.2.1

$3$ を $3$ で因数分解します。

$16 - \frac{3 \cdot 0}{3 \cdot 1} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.13.2.2

共通因数を約分します。

$16 - \frac{3 \cdot 0}{3 \cdot 1} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.13.2.3

式を書き換えます。

$16 - \frac{0}{1} - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.13.2.4

$0$ を $1$ で割ります。

$16 - 0 - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.14

$- 1$ に $0$ をかけます。

$16 + 0 - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.15

$16$ と $0$ をたし算します。

$16 - \frac{2}{3} ((\frac{2}{5} \cdot 4^{\frac{5}{2}}) - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.16

$4$ を $2^{2}$ に書き換えます。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{2}{5} \cdot {(2^{2})}^{\frac{5}{2}} - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.17

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{2}{5} \cdot 2^{2 (\frac{5}{2})} - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.18

$2$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.18.1

共通因数を約分します。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{2}{5} \cdot 2^{2 (\frac{5}{2})} - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.18.2

式を書き換えます。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{2}{5} \cdot 2^{5} - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.19

$2$ を $5$ 乗します。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{2}{5} \cdot 32 - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.20

$\frac{2}{5}$ と $32$ をまとめます。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{2 \cdot 32}{5} - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.21

$2$ に $32$ をかけます。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{64}{5} - \frac{2}{5} \cdot 1^{\frac{5}{2}})$

ステップ 6.3.22

1のすべての数の累乗は1です。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{64}{5} - \frac{2}{5} \cdot 1)$

ステップ 6.3.23

$- 1$ に $1$ をかけます。

$16 - \frac{2}{3} (\frac{64}{5} - \frac{2}{5})$

ステップ 6.3.24

公分母の分子をまとめます。

$16 - \frac{2}{3} \cdot \frac{64 - 2}{5}$

ステップ 6.3.25

$64$ から $2$ を引きます。

$16 - \frac{2}{3} \cdot \frac{62}{5}$

ステップ 6.3.26

$\frac{62}{5}$ に $\frac{2}{3}$ をかけます。

$16 - \frac{62 \cdot 2}{5 \cdot 3}$

ステップ 6.3.27

$62$ に $2$ をかけます。

$16 - \frac{124}{5 \cdot 3}$

ステップ 6.3.28

$5$ に $3$ をかけます。

$16 - \frac{124}{15}$

ステップ 6.3.29

$16$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{15}{15}$ を掛けます。

$16 \cdot \frac{15}{15} - \frac{124}{15}$

ステップ 6.3.30

$16$ と $\frac{15}{15}$ をまとめます。

$\frac{16 \cdot 15}{15} - \frac{124}{15}$

ステップ 6.3.31

公分母の分子をまとめます。

$\frac{16 \cdot 15 - 124}{15}$

ステップ 6.3.32

分子を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.32.1

$16$ に $15$ をかけます。

$\frac{240 - 124}{15}$

ステップ 6.3.32.2

$240$ から $124$ を引きます。

$\frac{116}{15}$

ステップ 7

結果は複数の形で表すことができます。

完全形：

$\frac{116}{15}$

10進法形式：

$7.7\overline{3}$

帯分数形：

$7 \frac{11}{15}$

ステップ 8

微分積分 例

微分積分例