積分記号の中に x があるとき(定積分で表された関数)
積分記号の中に が現れる問題は、2 つの型に分かれる。見分けがつけば、あとは決まった手順で進む。
上端と下端が定数なら、その積分はただの数である。文字で置いて方程式を作る。
上端に が入っていれば、 の関数になる。微分すると被積分関数がそのまま出てくる[1]。
積分してから微分すると、もとに戻る。微積分学の基本定理と呼ばれる関係である。
2 つの型を見分ける

積分変数には を使う。 を両方に使うと、定数として扱う部分と変数として扱う部分が混ざる。
型 A:端が定数なら数と置く
は が決まれば数である。まだ が分かっていなくても、 と置いてしまえばよい。
そのあと を を含む形で書き、もう一度積分して の方程式を作る。
例 1:
と置く。すると である。
これを の式に代入し直す。
確かめる。 で、 と一致した。
例 2:積分の中に が掛かる場合
置くのは である。積分全体をひとかたまりと見る。
を代入する。
より である。
型 B:上端に があれば微分する
は の関数である。 を大きくすると面積が増えていく。
増える速さが に等しい。高さ の薄い帯が右に足されていくためである。
上の曲線が軸を切る 点で、下の曲線が山と谷になる。 という関係が、そのまま増減の対応として出ている。
例 3:極値を求める
微分すると である。
で正、 で負、 で正。したがって で極大、 で極小になる。
積分を実行して値を出す。
増減だけなら積分せずに分かる。値が要るときだけ積分すればよい。
上端が の関数のとき
上端が なら、合成関数の微分がそのまま効く[1]。
を掛け忘れると答えがずれる。上端が単なる のときは なので、掛けても変わらない。
例 4:上端が
を使った。 を掛けるところが要点になる。
例 5: と定数を同時に求める
両辺を で微分する。左辺は になる。
を求めるには、 を代入する。左辺は積分区間の幅が なので である。
または となる。微分で を、代入で を出す。この 2 手が定石になる。
上端と下端が同じなら、積分は である。 を使って、未知の定数を決めるところが型 B の後半になる。
微分だけでは が消えてしまう。代入をもう 1 手加えて初めて決まる。
例 6:積分の中に が掛かる場合
両辺を微分する。左辺は になる。右辺は積の微分である。
で割る。
被積分関数がまるごと出てくるので、 の も に変わる。
例 7:極限として現れる形
と置くと である。式は次の形に読める。
これは微分係数の定義そのものである。 なので、答えは 。
の原始関数は初等関数では書けない[2]。それでもこの極限は求まる。積分を実行せずに済ませられる形になっている。
赤い線が に近づいていく。狭い区間での平均が、その点での値に一致するという事実が見える。
手順のまとめ
| 形 | 見分け | 手順 |
|---|---|---|
| を含む | 端が定数 | と置いて方程式 |
| 上端が | 微分して | |
| 上端が の式 | 微分して | |
| 式 | 定数 が未知 | 微分と の代入 |









