【高校数学】三角関数を用いる積分(応用編)【数学のコツ】 - 質問解決D.B.(データベース)

【高校数学】三角関数を用いる積分(応用編)【数学のコツ】

問題文全文(内容文):
三角関数を用いる積分(応用編)に関して解説していきます.
チャプター:

0:00 オープニング
0:15 ∫[1→2]1/(x²-2x+2)dx
2:45∫[0→π/2]e^(-3x)sinxdxdx
6:31 ∫[0→π/2]xsin³xdx
9:31 ∫[0→π]x²cos²xdx
13:33 ∫[0→π/2]x|sin²x-1/2|dx
18:57 ∫[0→π/2]1/(sinx+cosx+1)dx
22:31 ∫1/sin⁴xdx
26:39 ∫[π/3→π/2]sin(x/2)/{1+sin(x/2)}dx

単元: #数Ⅱ#三角関数#微分法と積分法#数学(高校生)
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
三角関数を用いる積分(応用編)に関して解説していきます.
投稿日:2024.06.09

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問題文全文(内容文):
${\Large\boxed{5}}$ 座標平面上で、原点$O$を通り、$\overrightarrow{ u }=(\cos\theta,  \sin\theta)$を方向ベクトルとする直線を
lとおく。ただし、$-\displaystyle \frac{\pi}{2} \lt \theta \leqq \displaystyle \frac{\pi}{2}$とする。

(1)$\theta \neq \displaystyle \frac{\pi}{2}$とする。直線lの法線ベクトルで、$y$成分が正であり、大きさが
1のベクトルを$\ \overrightarrow{ n }\ $とおく。点$P(1,1)$に対し、$\overrightarrow{ OP }=s\ \overrightarrow{ u }+t\ \overrightarrow{ n }$と表す。$a=\cos\theta,$
$b=\sin\theta$として、$s,t$のそれぞれを$a,b$についての1次式で表すと、$s=\boxed{\ \ テ\ \ },$
$t=\boxed{\ \ ト\ \ }$である。
点$P(1,1)$から直線lに垂線を下ろし、直線$l$との交点を$Q$とする。ただし、点$P$
が直線$l$上にあるときは、点$Q$は$P$とする。以下では$-\displaystyle \frac{\pi}{2} \lt \theta \leqq \displaystyle \frac{\pi}{2}$とする。

(2)線分$PQ$の長さは、$\theta=\boxed{\ \ ナ\ \ }$のとき最大となる。
さらに、点$R(-3,1)$から直線$l$に垂線を下ろし、直線$l$との交点を$S$とする。
ただし、点$R$が直線$l$上にあるときは、点$S$は$R$とする。

(3)線分$QS$を$1:3$に内分する点を$T$とおく。$\theta$が$-\displaystyle \frac{\pi}{2} \lt \theta \leqq \displaystyle \frac{\pi}{2}$を満たしながら
動くとき、点$T(x,y)$が描く軌跡の方程式は$\boxed{\ \ ニ\ \ }=0$である。

(4)$PQ^2+RS^2$の最大値は$\boxed{\ \ ヌ\ \ }$である。

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実数tの関数
$F(t)=\int_0^1|x^2-t^2|dx$
について考える。
(1)$0 \leqq t \leqq 1$のとき、$F(t)$をtの整式として表せ。
(2)$t \geqq 0$ のとき、F(t)を最小にするtの値TとF(T)の値を求めよ。

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