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積分・証明
この積分の問題で面積を用いない説明が一切思いつきません。答えや考え方も一切分かりません。よろしくお願いいたします(;;)
回答
さばかん さん、こんにちは。初めての方ですね。よろしく。
「一切分かりません」!そんなに強調しなくても…。
いったい何の問題なのでしょうか?出題された状況やその意図がよくわかりませんね。
紙媒体のようですから学校や塾などの課題でしょうか。
だとすると、いずれ解説があるのでしょうから、それを聞けばいいのでしょうが、待てませんか(笑)?
ここで解説を書いてもいいけど、学校か塾よりちょっとだけ早く解説が聞けたって、あまり得にはならないような(笑)。
というわけで、不親切なようですが、あなたが考えることが一番ですので、まずはヒントや方針だけを書きますね。
これは置換積分、逆関数、部分積分の絡んだ問題です。
被積分関数としてyと書いてあると見にくいので(このあと、yを変数として扱うため)$y=f(x)$ としますね。このとき、(問題に、グラフは図のように、とあるので、そのカーブの具合から逆関数が存在し、)逆関数は $x=f^{-1}(y)$ ですが、これも書きにくいので(-1と微分するダッシュ記号がやっかい)逆関数を $x=g(y)$ としておきますよ。
$dx=g'(y)dy$ ですし、
$g(c)=a,g(d)=b$ ですね。
証明すべき式は $\int_a^b f(x)dx=bd-ac-\int_c^d g(y)dy$ ということです。
一番のキモは、$x$ を置換します。なんと$x=g(y)$ という置き替えをします。
あれこれやると
$$\int_c^d f(g(y))g'(y)dy$$ となり、これを部分積分します。
ここまでのヒントでやってみてください。
これでわかりますか?これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、ここまで行ったがこの先を教えてほしいとか、コメント欄に返事を書いてください。返事がないと、せっかく書いたものを読んでくれたのかどうか、書いたものが役に立ったのかどうか、こちらではわからないのです。会話型を目指しています。コメント、よろしく。