高校数学の復習

データサイエンスの基礎となる高校数学の重要概念を確認します。

指数関数 e^x の積分と面積 レベル1

定積分 $\int_0^1 e^x dx$ の値を求めよ。

解説
解答と解説を表示
<p><strong>指数関数 $e^x$ の積分</strong>と定積分の計算問題です。積分は面積を求める基本的な手法で、確率密度関数の正規化、物理量の累積計算、経済学の総効用計算などに応用されます。</p><h4>指数関数の積分の基本公式</h4><p>指数関数 $e^x$ の積分には、微分と同様に美しい性質があります:</p><p class='formula'>$\int e^x dx = e^x + C
lt;/p><p>これは $e^x$ が「積分しても(本質的に)変わらない」ことを示しています。</p><p class='step'>1. 不定積分の確認</p><p>まず、$e^x$ の不定積分を確認します:</p><p class='formula'>$\int e^x dx = e^x + C
lt;/p><p>検算:$(e^x + C)' = e^x$ ✓</p><p class='step'>2. 定積分の計算</p><p>微分積分学の基本定理により:</p><div class='formula'>\begin{align}\int_0^1 e^x dx &= [e^x]_0^1 \\&= e^1 - e^0 \\&= e - 1\end{align}</div><p class='step'>3. 幾何学的意味</p><p>この定積分は、$y = e^x$ のグラフと $x$ 軸、直線 $x = 0$, $x = 1$ で囲まれた領域の面積を表します。</p><ul><li>$x = 0$ での関数値:$e^0 = 1
lt;/li><li>$x = 1$ での関数値:$e^1 = e \approx 2.718
lt;/li><li>曲線は上に凸で単調増加</li></ul><p class='step'>4. 数値確認</p><p>$e \approx 2.718$ なので:</p><p class='formula'>$e - 1 \approx 2.718 - 1 = 1.718
lt;/p><div class='key-point'><div class='key-point-title'>指数関数積分の計算テクニック</div><p><strong>基本公式</strong>:$\int e^x dx = e^x + C
lt;/p><p><strong>定積分の計算</strong>:$[e^x]_a^b = e^b - e^a
lt;/p><p><strong>重要な値</strong>:$e^0 = 1$、$e^1 = e$、$e^{-1} = \frac{1}{e}
lt;/p></div>
問題 1/10
カテゴリ一覧に戻る