積分方程式 関連問題
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関係式の中に、積分を含むものを積分方程式といいます。
例1.
を満たす
を求める。
[解答] 定積分
は定数になるので、
・・・@ とおきます。すると、
と書けます。この
を@に代入して積分すると(定積分を参照)、 ∴
,
......[答]
例2.
を満たす
を求める。
[解答] 定積分は変数t について行うので、被積分関数内の
は積分計算する間は定数であって、積分の外に出すことができます。 例1と同様に
・・・@ とおくと、
と書けます。この
を@に代入すると、 ∴
,
......[答]
例3.
を満たす
を求める。
[解答] 定積分の上端、下端にxを含む場合は、
(定積分と微分を参照)を利用し、与式両辺を微分します。
・・・Aまた、与式の定積分を0とする操作を行います。積分の上端と下端を一致させます。与式では
を代入します。
・・・BAより、
,両辺を積分する(不定積分の公式を参照)と、
(C:積分定数)
とおくと、Bより、
∴
.......[答]
例4.
を満たす
を求める。
[解答] 定積分の上端、下端にxを含むので、例3と同様に、
を利用し、与式両辺を微分します。
・・・Cこれは、線形1階微分方程式(微分方程式(その2)を参照)と呼ばれるタイプの微分方程式で、定数変化法を用いて解きます。
がない場合の方程式
の解は
(A:定数)です。
がついた場合の解を、この定数Aが関数
になったものだとして、
・・・Dとおくと、
これとCを見比べて、
,つまり、
,よって、 与式で、
を代入すると、
,Dより、
,よって、
∴
Dより、
......[答]
例3.例4.のような、積分の上端・下端にxを含むタイプの積分方程式は、微分して微分方程式に直して解くことになります。
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