kyotsu-test 2011 QCourse2-IV-Q2
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Consider the definite integral $S = \int _ { 0 } ^ { a } x \sqrt { \frac { 1 } { 3 } x + 2 } \, d x$.
(1) Set $t = \sqrt { \frac { 1 } { 3 } x + 2 }$. Then we have
$$\begin{aligned}
\int x \sqrt { \frac { 1 } { 3 } x + 2 } \, d x & = \mathbf { N O } \int \left( t ^ { \mathbf { P } } - \mathbf { Q } t ^ { \mathbf { R } } \right) d t \\
& = \mathbf { S } + C ,
\end{aligned}$$
where $C$ is the integral constant.
(2) Using the result in (1), we have
$$S = \mathbf { T } .$$
Thus we obtain
$$\lim _ { a \rightarrow \infty } \frac { S } { a ^ { \frac { \mathbf { U } } { \mathbf{V} } } } = \frac { \mathbf { W } \sqrt { \mathbf { X } } } { \mathbf { Y Z } }$$
For $\mathbf{S}$ and $\mathbf{T}$, choose the appropriate expression from among the choices (0) $\sim$ (9) below.
(0) $\frac { 6 } { 5 } t ^ { 5 } \left( 3 t ^ { 2 } - 10 \right)$
(1) $\frac { 6 } { 5 } t ^ { 3 } \left( 3 t ^ { 2 } - 10 \right)$
(2) $\frac { 12 } { 5 } t ^ { 5 } \left( 3 t ^ { 2 } - 5 \right)$
(3) $\frac { 12 } { 5 } t ^ { 3 } \left( 3 t ^ { 2 } - 5 \right)$
(4) $\frac { 6 } { 5 } t ^ { 3 } \left( 3 t ^ { 2 } - 5 \right)$
(5) $\frac { 6 } { 5 } \left\{ \left( \sqrt { \frac { 1 } { 3 } a + 2 } \right) ^ { 5 } ( a - 4 ) + 8 \sqrt { 2 } \right\}$
(6) $\frac { 12 } { 5 } \left\{ \left( \sqrt { \frac { 1 } { 3 } a + 2 } \right) ^ { 3 } ( a - 2 ) + 4 \sqrt { 2 } \right\}$
(7) $\frac { 12 } { 5 } \left\{ \left( \sqrt { \frac { 1 } { 3 } a + 2 } \right) ^ { 5 } ( a - 2 ) + 4 \sqrt { 2 } \right\}$
(8) $\frac { 6 } { 5 } \left\{ \left( \sqrt { \frac { 1 } { 3 } a + 2 } \right) ^ { 3 } ( a - 4 ) + 8 \sqrt { 2 } \right\}$
(9) $\frac { 6 } { 5 } \left\{ \left( \sqrt { \frac { 1 } { 3 } a + 2 } \right) ^ { 3 } ( a - 2 ) + 8 \sqrt { 2 } \right\}$