数検1級(実用数学技能検定 1級)「積分法(重積分・広義積分)」の一問一答
📖 数検1級(実用数学技能検定 1級)「積分法(重積分・広義積分)」の全75問と解説(一覧)
数検1級(実用数学技能検定 1級)の積分法(重積分・広義積分)に関する一問一答(全75問)の正解と解説の一覧です。上の一問一答で実際に解いてから、ここで復習・確認できます。
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問1.定積分 ∫[0,1] (3x^2+2x) dx を求めよ。
- ア.2
- イ.3
- ウ.1
- エ.5/2
正解:ア.2
解説:原始関数 x^3+x^2。[x^3+x^2]_0^1=(1+1)−0=2。検算: ∫3x^2=1,∫2x=1で和2。
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問2.定積分 ∫[0,π/2] sin x dx を求めよ。
- ア.0
- イ.1
- ウ.2
- エ.1/2
正解:イ.1
解説:∫sin x=−cos x。[−cos x]_0^{π/2}=−0−(−1)=1。検算: d/dx(−cos x)=sin x。
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問3.定積分 ∫[1,e] (1/x) dx を求めよ。
- ア.e
- イ.e−1
- ウ.1
- エ.0
正解:ウ.1
解説:∫1/x=log x。[log x]_1^e=log e−log 1=1−0=1。検算: d/dx log x=1/x。
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問4.置換積分 ∫[0,1] 2x·e^(x^2) dx を求めよ。
- ア.e
- イ.1
- ウ.e^2−1
- エ.e−1
正解:エ.e−1
解説:t=x^2でdt=2x dx。∫[0,1]e^t dt=e−1。検算: d/dx e^(x^2)=2x e^(x^2)。
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問5.定積分 ∫[0,∞] e^(-x) dx を求めよ。
- ア.1
- イ.0
- ウ.∞
- エ.1/e
正解:ア.1
解説:[−e^(-x)]_0^∞=0−(−1)=1。検算: x→∞でe^(-x)→0、x=0で1。
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問6.重積分 ∫∫_D x dxdy (D: 0≤x≤1, 0≤y≤2)を求めよ。
- ア.2
- イ.1
- ウ.1/2
- エ.4
正解:イ.1
解説:∫[0,2]dy ∫[0,1]x dx=2·(1/2)=1。検算: 内側1/2、外側y長さ2倍。
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問7.定積分 ∫[0,2] (x^3) dx を求めよ。
- ア.8
- イ.2
- ウ.4
- エ.16
正解:ウ.4
解説:[x^4/4]_0^2=16/4=4。検算: d/dx(x^4/4)=x^3。
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問8.部分積分 ∫[0,1] x·e^x dx を求めよ。
- ア.e
- イ.e−1
- ウ.e+1
- エ.1
正解:エ.1
解説:∫x e^x=x e^x−e^x。[x e^x−e^x]_0^1=(e−e)−(0−1)=1。検算: d/dx(x e^x−e^x)=x e^x。
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問9.定積分 ∫[0,π] cos x dx を求めよ。
- ア.0
- イ.2
- ウ.−2
- エ.π
正解:ア.0
解説:[sin x]_0^π=0−0=0。検算: sin π=0, sin 0=0。
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問10.広義積分 ∫[1,∞] (1/x^2) dx を求めよ。
- ア.∞
- イ.1
- ウ.1/2
- エ.2
正解:イ.1
解説:[−1/x]_1^∞=0−(−1)=1。検算: d/dx(−1/x)=1/x^2。
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問11.定積分 ∫[0,1] √x dx を求めよ。
- ア.3/2
- イ.1/2
- ウ.2/3
- エ.1
正解:ウ.2/3
解説:∫x^(1/2)=(2/3)x^(3/2)。[(2/3)x^(3/2)]_0^1=2/3。検算: d/dx(2/3 x^(3/2))=x^(1/2)。
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問12.重積分 ∫∫_D dxdy (D: 0≤x≤3, 0≤y≤2)を求めよ。
- ア.5
- イ.12
- ウ.9
- エ.6
正解:エ.6
解説:面積=3×2=6。検算: ∫[0,3]dx·∫[0,2]dy=3·2=6。
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問13.定積分 ∫[0,1] (1/(1+x^2)) dx を求めよ。
- ア.π/4
- イ.π/2
- ウ.π
- エ.1
正解:ア.π/4
解説:∫1/(1+x^2)=arctan x。[arctan x]_0^1=π/4−0=π/4。検算: tan(π/4)=1。
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問14.y=x^2 と x軸で囲まれる 0≤x≤2 の面積を求めよ。
- ア.4
- イ.8/3
- ウ.2
- エ.16/3
正解:イ.8/3
解説:∫[0,2]x^2 dx=[x^3/3]_0^2=8/3。検算: d/dx(x^3/3)=x^2。
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問15.定積分 ∫[0,1] e^(2x) dx を求めよ。
- ア.e^2−1
- イ.e^2
- ウ.(e^2−1)/2
- エ.2(e^2−1)
正解:ウ.(e^2−1)/2
解説:[(1/2)e^(2x)]_0^1=(1/2)(e^2−1)。検算: d/dx((1/2)e^(2x))=e^(2x)。
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問16.曲線 y=x^2 を 0≤x≤1 でx軸まわりに回転した体積を求めよ。
- ア.π/3
- イ.2π/5
- ウ.π
- エ.π/5
正解:エ.π/5
解説:V=π∫[0,1](x^2)^2 dx=π∫x^4=π/5。検算: ∫x^4=1/5。
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問17.累次積分 ∫[0,1]∫[0,x] dy dx を求めよ。
- ア.1/2
- イ.1
- ウ.1/3
- エ.2
正解:ア.1/2
解説:内側∫[0,x]dy=x。∫[0,1]x dx=1/2。検算: 三角形領域の面積1/2。
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問18.ガンマ関数 Γ(1) の値を求めよ。
- ア.0
- イ.1
- ウ.∞
- エ.π
正解:イ.1
解説:Γ(1)=∫[0,∞]e^(-t)dt=1。検算: 既知の値Γ(n)=(n−1)!でΓ(1)=0!=1。
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問19.定積分 ∫[1,2] (2x+1) dx を求めよ。
- ア.3
- イ.5
- ウ.4
- エ.6
正解:ウ.4
解説:[x^2+x]_1^2=(4+2)−(1+1)=4。検算: 各項∫2x=3,∫1=1で和4。
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問20.極座標変換で ∫∫_D dxdy (D: x^2+y^2≤4)を求めよ。
- ア.2π
- イ.8π
- ウ.π
- エ.4π
正解:エ.4π
解説:半径2の円の面積=π·2^2=4π。検算: ∫[0,2π]∫[0,2]r dr dθ=2π·2=4π。
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問21.定積分 ∫[0,π/4] sec^2 x dx を求めよ。
- ア.1
- イ.0
- ウ.√2
- エ.π/4
正解:ア.1
解説:∫sec^2 x=tan x。[tan x]_0^{π/4}=1−0=1。検算: tan(π/4)=1。
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問22.部分積分 ∫[1,e] log x dx を求めよ。
- ア.e
- イ.1
- ウ.e−1
- エ.0
正解:イ.1
解説:∫log x=x log x−x。[x log x−x]_1^e=(e−e)−(0−1)=1。検算: d/dx(x log x−x)=log x。
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問23.定積分 ∫[0,1] (4x^3−2x) dx を求めよ。
- ア.1
- イ.2
- ウ.0
- エ.−1
正解:ウ.0
解説:[x^4−x^2]_0^1=(1−1)−0=0。検算: ∫4x^3=1,∫2x=1で差0。
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問24.広義積分 ∫[0,1] (1/√x) dx を求めよ。
- ア.1
- イ.∞
- ウ.1/2
- エ.2
正解:エ.2
解説:∫x^(-1/2)=2√x。[2√x]_0^1=2−0=2。検算: d/dx(2√x)=1/√x。
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問25.累次積分 ∫[0,1]∫[0,2] (x+y) dy dx を求めよ。
- ア.3
- イ.2
- ウ.4
- エ.1
正解:ア.3
解説:内側∫[0,2](x+y)dy=2x+2。∫[0,1](2x+2)dx=1+2=3。検算: ∫2x=1,∫2=2。
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問26.定積分 ∫[0,2] |x−1| dx を求めよ。
- ア.2
- イ.1
- ウ.0
- エ.1/2
正解:イ.1
解説:対称な2つの三角形=2·(1/2·1·1)=1。検算: ∫[0,1](1−x)+∫[1,2](x−1)=1/2+1/2=1。
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問27.定積分 ∫[0,1] x/(x^2+1) dx を求めよ。
- ア.log2
- イ.(1/2)log3
- ウ.(1/2)log2
- エ.1/2
正解:ウ.(1/2)log2
解説:(1/2)log(x^2+1)。[(1/2)log(x^2+1)]_0^1=(1/2)log2。検算: d/dx((1/2)log(x^2+1))=x/(x^2+1)。
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問28.y=sin x を 0≤x≤π でx軸まわりに回転した体積を求めよ。
- ア.π^2
- イ.π/2
- ウ.2π
- エ.π^2/2
正解:エ.π^2/2
解説:V=π∫[0,π]sin^2 x dx=π·(π/2)=π^2/2。検算: ∫[0,π]sin^2 x=π/2。
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問29.ガンマ関数 Γ(1/2) の値を求めよ。
- ア.√π
- イ.π
- ウ.√(π/2)
- エ.2√π
正解:ア.√π
解説:Γ(1/2)=√π(既知)。検算: ガウス積分∫[0,∞]e^(-t)t^(-1/2)dt=√π。
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問30.定積分 ∫[0,1] (2x+3)^2 dx を求めよ。
- ア.98/3
- イ.49/3
- ウ.49/6
- エ.125/6
正解:イ.49/3
解説:u=2x+3で[(2x+3)^3/6]_0^1=(125−27)/6=98/6=49/3。検算: u:3→5,∫u^2 du/2=(125−27)/6。
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問31.重積分 ∫∫_D xy dxdy (D: 0≤x≤1, 0≤y≤1)を求めよ。
- ア.1/2
- イ.1
- ウ.1/4
- エ.1/3
正解:ウ.1/4
解説:∫[0,1]x dx·∫[0,1]y dy=(1/2)(1/2)=1/4。検算: 変数分離で各1/2の積。
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問32.定積分 ∫[0,π/2] cos^2 x dx を求めよ。
- ア.π/2
- イ.1
- ウ.π
- エ.π/4
正解:エ.π/4
解説:∫cos^2 x=(x/2+sin2x/4)。[…]_0^{π/2}=π/4。検算: 平均1/2×区間π/2=π/4。
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問33.広義積分 ∫[0,∞] x·e^(-x) dx を求めよ。
- ア.1
- イ.2
- ウ.0
- エ.1/2
正解:ア.1
解説:=Γ(2)=1!=1。検算: 部分積分[−x e^(-x)−e^(-x)]_0^∞=0−(−1)=1。
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問34.定積分 ∫[1,3] (1/x) dx を求めよ。
- ア.log2
- イ.log3
- ウ.1
- エ.log(1/3)
正解:イ.log3
解説:[log x]_1^3=log3−log1=log3。検算: d/dx log x=1/x。
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問35.曲線 y=√x を 0≤x≤4 でx軸まわりに回転した体積を求めよ。
- ア.4π
- イ.16π
- ウ.8π
- エ.2π
正解:ウ.8π
解説:V=π∫[0,4]x dx=π·8=8π。検算: ∫[0,4]x=8。
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問36.定積分 ∫[0,1] (3x^2−2x+1) dx を求めよ。
- ア.2
- イ.0
- ウ.3
- エ.1
正解:エ.1
解説:[x^3−x^2+x]_0^1=1−1+1=1。検算: ∫3x^2=1,−∫2x=−1,∫1=1で和1。
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問37.累次積分 ∫[0,1]∫[0,1] (x^2+y^2) dy dx を求めよ。
- ア.2/3
- イ.1/3
- ウ.1
- エ.4/3
正解:ア.2/3
解説:内側∫[0,1](x^2+y^2)dy=x^2+1/3。∫[0,1](x^2+1/3)dx=1/3+1/3=2/3。検算: 対称性で2·1/3。
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問38.定積分 ∫[0,1] e^(-2x) dx を求めよ。
- ア.1−e^(-2)
- イ.(1−e^(-2))/2
- ウ.(1−e^2)/2
- エ.e^(-2)/2
正解:イ.(1−e^(-2))/2
解説:[−(1/2)e^(-2x)]_0^1=−(1/2)e^(-2)+1/2=(1−e^(-2))/2。検算: d/dx(−(1/2)e^(-2x))=e^(-2x)。
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問39.極座標変換で ∫∫_D e^(-(x^2+y^2)) dxdy (D: 全平面)を求めよ。
- ア.2π
- イ.√π
- ウ.π
- エ.π/2
正解:ウ.π
解説:∫[0,2π]dθ∫[0,∞]e^(-r^2)r dr=2π·(1/2)=π。検算: ∫r e^(-r^2)dr=1/2。
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問40.定積分 ∫[0,π/2] sin x cos x dx を求めよ。
- ア.1
- イ.1/4
- ウ.0
- エ.1/2
正解:エ.1/2
解説:=(1/2)∫sin2x=[−(1/4)cos2x]_0^{π/2}=(1/4)(1+1)=1/2。検算: t=sin xで∫[0,1]t dt=1/2。
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問41.ガンマ関数 Γ(3) の値を求めよ。
- ア.2
- イ.6
- ウ.3
- エ.1
正解:ア.2
解説:Γ(3)=2!=2。検算: Γ(n)=(n−1)!でn=3→2!=2。
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問42.定積分 ∫[0,2] (x^2−x) dx を求めよ。
- ア.1/3
- イ.2/3
- ウ.4/3
- エ.2
正解:イ.2/3
解説:[x^3/3−x^2/2]_0^2=8/3−2=2/3。検算: ∫x^2=8/3,∫x=2で差2/3。
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問43.重積分 ∫∫_D (x+y) dxdy (D: 0≤x≤1, 0≤y≤1)を求めよ。
- ア.1/2
- イ.2
- ウ.1
- エ.3/2
正解:ウ.1
解説:∫∫x+∫∫y=(1/2)(1)+(1)(1/2)=1。検算: 対称性で2·1/2=1。
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問44.広義積分 ∫[2,∞] (1/x^3) dx を求めよ。
- ア.1/4
- イ.1/2
- ウ.1/16
- エ.1/8
正解:エ.1/8
解説:[−1/(2x^2)]_2^∞=0−(−1/8)=1/8。検算: d/dx(−1/(2x^2))=1/x^3。
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問45.定積分 ∫[0,1] (1−x)^3 dx を求めよ。
- ア.1/4
- イ.1/2
- ウ.1/3
- エ.1
正解:ア.1/4
解説:[−(1−x)^4/4]_0^1=0−(−1/4)=1/4。検算: u=1−x,∫[0,1]u^3 du=1/4。
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問46.曲線 y=x と y=x^2 で囲まれる面積を求めよ。
- ア.1/3
- イ.1/6
- ウ.1/2
- エ.1/12
正解:イ.1/6
解説:∫[0,1](x−x^2)dx=1/2−1/3=1/6。検算: 交点x=0,1で上がx。
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問47.定積分 ∫[0,π] sin^2 x dx を求めよ。
- ア.π
- イ.π/4
- ウ.π/2
- エ.2π
正解:ウ.π/2
解説:平均1/2×区間π=π/2。検算: ∫(1−cos2x)/2 dx=[x/2−sin2x/4]_0^π=π/2。
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問48.置換積分 ∫[0,1] x√(1−x^2) dx を求めよ。
- ア.2/3
- イ.1/2
- ウ.1
- エ.1/3
正解:エ.1/3
解説:t=1−x^2,−(1/2)∫[1,0]√t dt=(1/2)·(2/3)=1/3。検算: [−(1/3)(1−x^2)^(3/2)]_0^1=1/3。
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問49.累次積分 ∫[0,2]∫[0,3] xy dy dx を求めよ。
- ア.9
- イ.18
- ウ.6
- エ.12
正解:ア.9
解説:∫[0,2]x dx·∫[0,3]y dy=2·(9/2)=9。検算: 内側∫y=9/2、外側∫x=2。
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問50.定積分 ∫[0,1] (5x^4) dx を求めよ。
- ア.5
- イ.1
- ウ.1/5
- エ.4
正解:イ.1
解説:[x^5]_0^1=1。検算: d/dx x^5=5x^4。
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問51.極座標で ∫∫_D r dr dθ (0≤θ≤π/2, 0≤r≤1)を求めよ。
- ア.π/2
- イ.π
- ウ.π/4
- エ.1/2
正解:ウ.π/4
解説:∫[0,π/2]dθ∫[0,1]r dr=(π/2)(1/2)=π/4。検算: 四分円の面積π/4。
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問52.置換積分で ∫[0,1] 2x(x^2+1)^2 dx を求めよ。
- ア.8/3
- イ.1
- ウ.3
- エ.7/3
正解:エ.7/3
解説:t=x^2+1,∫[1,2]t^2 dt=(8−1)/3=7/3。検算: [(x^2+1)^3/3]_0^1=(8−1)/3=7/3。
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問53.ガンマ関数 Γ(4) の値を求めよ。
- ア.6
- イ.24
- ウ.4
- エ.2
正解:ア.6
解説:Γ(4)=3!=6。検算: Γ(n)=(n−1)!でn=4→3!=6。
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問54.定積分 ∫[0,π/2] sin^3 x dx を求めよ。
- ア.1/3
- イ.2/3
- ウ.π/4
- エ.3/8
正解:イ.2/3
解説:=∫sin x(1−cos^2 x)。t=cos x,∫[0,1](1−t^2)dt=1−1/3=2/3。検算: ウォリス公式で2/3。
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問55.重積分 ∫∫_D y dxdy (D: 三角形 0≤x≤1, 0≤y≤x)を求めよ。
- ア.1/3
- イ.1/2
- ウ.1/6
- エ.1/4
正解:ウ.1/6
解説:∫[0,1]∫[0,x]y dy dx=∫[0,1](x^2/2)dx=1/6。検算: ∫x^2/2=1/6。
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問56.定積分 ∫[1,2] (x+1/x) dx を求めよ。
- ア.2+log2
- イ.3/2
- ウ.1+log2
- エ.3/2+log2
正解:エ.3/2+log2
解説:[x^2/2+log x]_1^2=(2+log2)−(1/2+0)=3/2+log2。検算: ∫x=3/2,∫1/x=log2。
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問57.広義積分 ∫[0,∞] e^(-3x) dx を求めよ。
- ア.1/3
- イ.3
- ウ.1
- エ.1/9
正解:ア.1/3
解説:[−(1/3)e^(-3x)]_0^∞=0−(−1/3)=1/3。検算: d/dx(−(1/3)e^(-3x))=e^(-3x)。
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問58.定積分 ∫[0,1] (e^x+e^(-x)) dx を求めよ。
- ア.e+1/e
- イ.e−1/e
- ウ.2e
- エ.e−1
正解:イ.e−1/e
解説:[e^x−e^(-x)]_0^1=(e−1/e)−0=e−1/e。検算: d/dx(e^x−e^(-x))=e^x+e^(-x)。
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問59.y=x^2 と y=4 で囲まれる面積を求めよ。
- ア.16/3
- イ.8
- ウ.32/3
- エ.64/3
正解:ウ.32/3
解説:∫[-2,2](4−x^2)dx=2∫[0,2](4−x^2)=2(8−8/3)=32/3。検算: 上が4、交点±2。
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問60.定積分 ∫[0,1] 1/(1+x^2) dx の2倍を求めよ。
- ア.π/4
- イ.π
- ウ.1
- エ.π/2
正解:エ.π/2
解説:2·(π/4)=π/2。検算: ∫[0,1]1/(1+x^2)=arctan1=π/4。
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問61.累次積分 ∫[0,1]∫[x,1] dy dx を求めよ。
- ア.1/2
- イ.1
- ウ.1/3
- エ.2
正解:ア.1/2
解説:内側∫[x,1]dy=1−x。∫[0,1](1−x)dx=1−1/2=1/2。検算: 三角形面積1/2。
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問62.定積分 ∫[0,2] e^x dx を求めよ。
- ア.e^2
- イ.e^2−1
- ウ.e−1
- エ.2e
正解:イ.e^2−1
解説:[e^x]_0^2=e^2−1。検算: d/dx e^x=e^x。
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問63.極座標で半径3の円板上 ∫∫_D dxdy を求めよ。
- ア.6π
- イ.3π
- ウ.9π
- エ.18π
正解:ウ.9π
解説:面積=π·3^2=9π。検算: ∫[0,2π]∫[0,3]r dr dθ=2π·(9/2)=9π。
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問64.定積分 ∫[0,1] (6x^5+1) dx を求めよ。
- ア.1
- イ.3
- ウ.6
- エ.2
正解:エ.2
解説:[x^6+x]_0^1=1+1=2。検算: ∫6x^5=1,∫1=1で和2。
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問65.部分積分 ∫[0,π] x sin x dx を求めよ。
- ア.π
- イ.2π
- ウ.0
- エ.π/2
正解:ア.π
解説:∫x sin x=−x cos x+sin x。[…]_0^π=(π+0)−0=π。検算: d/dx(−x cos x+sin x)=x sin x。
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問66.広義積分 ∫[0,∞] x^2 e^(-x) dx を求めよ。
- ア.1
- イ.2
- ウ.6
- エ.3
正解:イ.2
解説:=Γ(3)=2!=2。検算: 部分積分を繰り返すと2。
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問67.定積分 ∫[0,1] (2−x)^2 dx を求めよ。
- ア.8/3
- イ.1
- ウ.7/3
- エ.3
正解:ウ.7/3
解説:u=2−x,∫[1,2]u^2 du=(8−1)/3=7/3。検算: [−(2−x)^3/3]_0^1=(−1+8)/3=7/3。
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問68.重積分 ∫∫_D (x^2) dxdy (D: 0≤x≤1, 0≤y≤2)を求めよ。
- ア.1/3
- イ.1
- ウ.4/3
- エ.2/3
正解:エ.2/3
解説:∫[0,2]dy∫[0,1]x^2 dx=2·(1/3)=2/3。検算: 内側1/3、外側2倍。
-
問69.定積分 ∫[1,e^2] (1/x) dx を求めよ。
- ア.2
- イ.1
- ウ.e^2
- エ.e
正解:ア.2
解説:[log x]_1^{e^2}=log(e^2)−0=2。検算: log(e^2)=2。
-
問70.曲線 y=e^x を 0≤x≤1 でx軸まわりに回転した体積を求めよ。
- ア.π(e^2−1)
- イ.π(e^2−1)/2
- ウ.π(e−1)
- エ.πe^2/2
正解:イ.π(e^2−1)/2
解説:V=π∫[0,1]e^(2x)dx=π(e^2−1)/2。検算: ∫e^(2x)=(e^2−1)/2。
-
問71.定積分 ∫[0,π/3] sec^2 x dx を求めよ。
- ア.1
- イ.√3/2
- ウ.√3
- エ.2
正解:ウ.√3
解説:[tan x]_0^{π/3}=√3−0=√3。検算: tan(π/3)=√3。
-
問72.ガンマ関数 Γ(3/2) の値を求めよ。
- ア.√π
- イ.√π/4
- ウ.2√π
- エ.√π/2
正解:エ.√π/2
解説:Γ(3/2)=(1/2)Γ(1/2)=√π/2。検算: Γ(x+1)=xΓ(x)でΓ(3/2)=(1/2)√π。
-
問73.定積分 ∫[-1,1] x^3 dx を求めよ。
- ア.0
- イ.1/2
- ウ.2
- エ.1
正解:ア.0
解説:奇関数なので0。検算: [x^4/4]_{-1}^1=1/4−1/4=0。
-
問74.累次積分 ∫[0,1]∫[0,1] e^(x+y) dy dx を求めよ。
- ア.e−1
- イ.(e−1)^2
- ウ.e^2−1
- エ.2(e−1)
正解:イ.(e−1)^2
解説:=(∫[0,1]e^x dx)^2=(e−1)^2。検算: 変数分離で各(e−1)。
-
問75.定積分 ∫[0,4] √x dx を求めよ。
- ア.8/3
- イ.8
- ウ.16/3
- エ.32/3
正解:ウ.16/3
解説:[(2/3)x^(3/2)]_0^4=(2/3)·8=16/3。検算: 4^(3/2)=8。