Funktion $$$\frac{4 x}{\left(x - 2\right)^{2}}$$$ integraali
Aiheeseen liittyvä laskin: Määrättyjen ja epäoleellisten integraalien laskin
Syötteesi
Määritä $$$\int \frac{4 x}{\left(x - 2\right)^{2}}\, dx$$$.
Ratkaisu
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ käyttäen $$$c=4$$$ ja $$$f{\left(x \right)} = \frac{x}{\left(x - 2\right)^{2}}$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{4 x}{\left(x - 2\right)^{2}} d x}}} = {\color{red}{\left(4 \int{\frac{x}{\left(x - 2\right)^{2}} d x}\right)}}$$
Kirjoita integraandin osoittaja uudelleen muotoon $$$x=x - 2+2$$$ ja jaa murtolauseke:
$$4 {\color{red}{\int{\frac{x}{\left(x - 2\right)^{2}} d x}}} = 4 {\color{red}{\int{\left(\frac{1}{x - 2} + \frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}}\right)d x}}}$$
Integroi termi kerrallaan:
$$4 {\color{red}{\int{\left(\frac{1}{x - 2} + \frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}}\right)d x}}} = 4 {\color{red}{\left(\int{\frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} + \int{\frac{1}{x - 2} d x}\right)}}$$
Olkoon $$$u=x - 2$$$.
Tällöin $$$du=\left(x - 2\right)^{\prime }dx = 1 dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$dx = du$$$.
Integraali voidaan kirjoittaa muotoon
$$4 \int{\frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} + 4 {\color{red}{\int{\frac{1}{x - 2} d x}}} = 4 \int{\frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} + 4 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}$$
Funktion $$$\frac{1}{u}$$$ integraali on $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:
$$4 \int{\frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} + 4 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}} = 4 \int{\frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} + 4 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}$$
Muista, että $$$u=x - 2$$$:
$$4 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)} + 4 \int{\frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} = 4 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(x - 2\right)}}}\right| \right)} + 4 \int{\frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}} d x}$$
Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ käyttäen $$$c=2$$$ ja $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{\left(x - 2\right)^{2}}$$$:
$$4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 4 {\color{red}{\int{\frac{2}{\left(x - 2\right)^{2}} d x}}} = 4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 4 {\color{red}{\left(2 \int{\frac{1}{\left(x - 2\right)^{2}} d x}\right)}}$$
Olkoon $$$u=x - 2$$$.
Tällöin $$$du=\left(x - 2\right)^{\prime }dx = 1 dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja saamme, että $$$dx = du$$$.
Siis,
$$4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 8 {\color{red}{\int{\frac{1}{\left(x - 2\right)^{2}} d x}}} = 4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 8 {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2}} d u}}}$$
Sovella potenssisääntöä $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ käyttäen $$$n=-2$$$:
$$4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 8 {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2}} d u}}}=4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 8 {\color{red}{\int{u^{-2} d u}}}=4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 8 {\color{red}{\frac{u^{-2 + 1}}{-2 + 1}}}=4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 8 {\color{red}{\left(- u^{-1}\right)}}=4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} + 8 {\color{red}{\left(- \frac{1}{u}\right)}}$$
Muista, että $$$u=x - 2$$$:
$$4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} - 8 {\color{red}{u}}^{-1} = 4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} - 8 {\color{red}{\left(x - 2\right)}}^{-1}$$
Näin ollen,
$$\int{\frac{4 x}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} = 4 \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} - \frac{8}{x - 2}$$
Sievennä:
$$\int{\frac{4 x}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} = \frac{4 \left(\left(x - 2\right) \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} - 2\right)}{x - 2}$$
Lisää integrointivakio:
$$\int{\frac{4 x}{\left(x - 2\right)^{2}} d x} = \frac{4 \left(\left(x - 2\right) \ln{\left(\left|{x - 2}\right| \right)} - 2\right)}{x - 2}+C$$
Vastaus
$$$\int \frac{4 x}{\left(x - 2\right)^{2}}\, dx = \frac{4 \left(\left(x - 2\right) \ln\left(\left|{x - 2}\right|\right) - 2\right)}{x - 2} + C$$$A