質問<469>2001/5/14
from=Tetsuya
「2重積分」


∫∫D (dydx)/(x*x+1)   D={(x,y)|x*x≦y≦x}
D=積分範囲

自分で解いてみたのですが、正しい解答がないので
答えが合ってるかどうかわかりません・・・
模範解答をよろしくお願いします。


お返事2001/5/14
from=武田


y=x2 とy=xの交点のx座標は、
x2 =xより、x=0,1
     1
∫∫D ─────dxdy
    x2 +1

 1 x   1
=∫{∫ ─────dy}dx
 0 x2  x2 +1

 1   y  x
=∫[────]  dx
 0 x2 +1 x2 

 1  x    x2 
=∫{────-────}dx
 0 x2 +1 x2 +1

 1  x-x2 
=∫{──────}dx
 0  x2 +1

 1  x+1-(x2 +1)
=∫{──────────}dx
 0    x2 +1

 1  x+1     1
=∫{─────}dx-∫dx
 0  x2 +1    0

 1 1  2x    1   1      1
=─・∫ ────dx+∫ ────dx-[x]
 2 0 x2 +1   0 x2 +1     0

     t=x2 +1とおくと、
     dt=2xdx
     x|0─→1
     ──────
     t|1─→2

     x=tanθとおくと、
                  1
     x2 +1=tan2 θ+1=────
                 cos2 θ
         dθ
     dx=────
        cos2 θ

     x|0─→1
     ────────
     θ|0─→π/4

 1 2 dt π/4  1    dθ
=─・∫ ──+∫ ─────・────-1
 2 1 t  0   1   cos2 θ
           ───
           cos2 θ

 1      2  π/4
=─[log|t|] + ∫ dθ-1
 2      1   0

 1           π/4
=─(log2-log1)+[θ]  -1
 2           0

 1    π
=─log2+──-1……(答)
 2    4