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進んだ生徒のための定積分について~複素数までに拡張した定積分~

  • 数学
  • 指導資料
公開日:2018年05月25日
進んだ生徒のための定積分について~複素数までに拡張した定積分~

定積分∫1/√3 0 dx/x2-1の値を求めるには,被積分関数 1/x2-1をと部分分数に分解して計算して求める。
一方,定積分∫1/√3 0 dx/x2-1の値を求めるには x=tanθと置換して計算する。ここで,被積分関数の違いは符号だけである。「部分分数に分解して求める」方法から,「x=tanθと置換する」方法へと大きく様変わりする。これは生徒にとっては大いに困惑する違いである。x2-1=0の解はx=±1であり,これよりと変形して,部分分数に分解される。すると,x2+1=0の解はx=±iでありることから,部分分数に分解することができるので,そこから∫1/√3 0 dx/x2+1の値が求められないだろうか,そのほうが同一の方法で求めるという統一感があるという考えを持つ生徒も出てくるはずである。
 本稿では,このような発想を持つ進んだ生徒のために,少々粗い議論になるが,複素数まで拡張した指数関数や対数関数を使って考察させることを考えてみたい。

※文中の数式は,「Tosho数式エディタ」で作成されています。ワード文書で数式を正しく表示するためには,「Tosho数式エディタ」が導入されていることが必要です。無償ダウンロードはこちら→無償ダウンロードのご案内

山口県立高森高等学校教諭 西元教善

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