忘却の微分方程式(70) 反復練習33、不定積分、後が辛いよ、Maxima

Joseph Halfmoon

前回から積分に入りました。前回はintegrateに被積分関数を渡すだけで「OK」なものばかりだったです。今回はそのままではなんだかな~です。積分してもらったは良いけれど後の結果を「人間的」に整理したいです。でもねえ、Maxima素人にはよくわからないことばかり。無理やり「こうしたい」という方向にもってってます。

※2022年11月22日修正:「不定積分」とすべきタイトルが「定積分」となっておりました。お詫びして訂正させていただきます。いよいよ忘却力はなはだし、認知能力低下。

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※数学のお勉強のための以下の教科書(参考書、問題集?)の例題をMaximaの練習に使わせていただいております。

弱点克服 大学生の微積分 江川著 東京図書

大昔、大学生のときにこういう御本が欲しかったです。

※以下のMaxima/wxMaximaバージョンで実習させていただいております。

    • Maxima 5.46.0
    • wxMaxima 22.04.0
式の「整理」

Maxima様は勝手に気を使ってくれたりしないので(まあ、指示している人間がどういう意図であるのかはわからないのでしかたないか)、何か「評価」した結果、「素っ気ない」整理されていない式が「ごちゃ」っと出てきてビックリしたりします。

積分はできているのだろうけれど、後の結果は人間にとっては見ずらい。。。

そんなときに「整理」を発動するわけであります。整理の日本語マニュアルは以下に。

9. Simplification

でもねえ、Maxima素人にはこれが辛いです。いろいろ試行錯誤? やり方がよくわからないので、とりあえず無理やり「こうしたい」ということを力づくで表現してみます。これまた脳筋力業。Maximaではないなあ~トホホ。

logの整理がよく分からん

最初の例題はこんな感じ。integrateするとlog関数が登場します。logとlogの引き算。1個のlogにまとめたいと思ったのだけれどうまくいきませぬ。こんな感じ。 ex28_1

 

本当は、以下のように log と logの引き算は、logの中の割り算になるよね、という中学生(高校生?)でも分かる式の変形をいたしたかっただけなのです。以下のようにradcanは割り算を引き算にしてくれる方向みたい。逆をやってくれる関数が見当たらないです。どこかにあるのか?radcan

2問目は、まあいいか

2問目の例題はこんな感じ。integrateの結果のままでオーライ。

ex28_2

たまたま整理しないでもOKだっただけ。

3問目、無理やり「こうしたい」とやってみた

例題3問目はこんな感じ。integrateしただけではかなり「なんだかな~な見た目」です。「無理やり」表現するために積分結果をAとBの部分に分けて考えることにしました。だいたいAとBを定義するのにお答えの%から取り出してない時点でMaxima的でないわな(2022年11月22日追記:お答えの%からAとBを取り出す方法は次回に。)ex28_3

Aの部分の方は1問目で出てきた引き算を割り算にしたいパターン。要はAからA1に変形できる、以下のradcanの逆ができればよいのだけれど。どしたらよいの?ex28_3A

Bの方は、分子BN、分母BDにわけて考えまする。なんといっても分母の方が因数分解できそうな形であることはこの老人にもわかりますのじゃ(きっと計算間違えるけど。)ex28_3B

分母を因数分解できたところで、分子の 2x-3を 2x-2 と -1に「わけて」しまえばなんとなくOKな感じか。そして、A1、B1、B2を足し算すれば(不定積分なのでよい子は積分定数Cを忘れてはいけない。Maxima様は無視だけれども。)以下のように「人間風」のお答えになると。

ex28_ANS2

しかし、こういう整理、どうしたらよいのじゃ??

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