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解析入門(上) (松坂和夫 数学入門シリーズ 4) (松坂 和夫(著)、岩波書店)の第8章(積分の計算)、8.1(不定積分の計算)、問題1の解答を求めてみる。
よって 求める積分は、
(積分定数の記述は省略)
よって、
よって、
よって、
よって、
コード
#!/usr/bin/env python3
from sympy import pprint, symbols, plot, Integral, Rational, oo
print('1.')
x = symbols('x')
fs = [1 / (x ** 3 - x),
x ** 3 / (x ** 3 - 7 * x + 6),
1 / (x ** 4 - 1),
(x ** 3 - 1) / (x * (x + 1) ** 3),
1 / (x ** 3 + 1),
1 / (x ** 3 + 1) ** 2]
for i, f in enumerate(fs, 1):
print(f'({i})')
I = Integral(f, x)
for o in [I, I.doit()]:
pprint(o.simplify())
print()
p = plot(*fs,
(x, -5, 5),
ylim=(-5, 5),
show=False,
legend=True)
colors = ['red', 'green', 'blue', 'brown', 'orange',
'purple', 'pink', 'gray', 'skyblue', 'yellow']
for o, color in zip(p, colors):
o.line_color = color
p.show()
p.save('sample1.png')
入出力結果(Zsh、PowerShell、Terminal、Jupyter(IPython))
% ./sample1.py
1.
(1)
⌠
⎮ 1
⎮ ────── dx
⎮ 3
⎮ x - x
⌡
⎛ 2 ⎞
log⎝x - 1⎠
-log(x) + ───────────
2
(2)
⌠
⎮ 3
⎮ x
⎮ ──────────── dx
⎮ 3
⎮ x - 7⋅x + 6
⌡
8⋅log(x - 2) log(x - 1) 27⋅log(x + 3)
x + ──────────── - ────────── - ─────────────
5 4 20
(3)
⌠
⎮ 1
⎮ ────── dx
⎮ 4
⎮ x - 1
⌡
log(x - 1) log(x + 1) atan(x)
────────── - ────────── - ───────
4 4 2
(4)
⌠
⎮ 3
⎮ x - 1
⎮ ────────── dx
⎮ 3
⎮ x⋅(x + 1)
⌡
⎛ 2 ⎞
x + (-log(x) + 2⋅log(x + 1))⋅⎝x + 2⋅x + 1⎠
───────────────────────────────────────────
2
x + 2⋅x + 1
(5)
⌠
⎮ 1
⎮ ────── dx
⎮ 3
⎮ x + 1
⌡
⎛√3⋅(2⋅x - 1)⎞
⎛ 2 ⎞ √3⋅atan⎜────────────⎟
log(x + 1) log⎝x - x + 1⎠ ⎝ 3 ⎠
────────── - ─────────────── + ─────────────────────
3 6 3
(6)
⌠
⎮ 1
⎮ ───────── dx
⎮ 2
⎮ ⎛ 3 ⎞
⎮ ⎝x + 1⎠
⌡
⎛ 3 ⎞ ⎛ ⎛ 2 ⎞ ⎛√3⋅(2⋅x - 1)⎞⎞
3⋅x + ⎝x + 1⎠⋅⎜2⋅log(x + 1) - log⎝x - x + 1⎠ + 2⋅√3⋅atan⎜────────────⎟⎟
⎝ ⎝ 3 ⎠⎠
─────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎛ 3 ⎞
9⋅⎝x + 1⎠
%
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