Funktion $$$x - \ln^{2}\left(x\right)$$$ integraali

Määritä $$$\int \left(x - \ln^{2}\left(x\right)\right)\, dx$$$.

Integroi termi kerrallaan:

$${\color{red}{\int{\left(x - \ln{\left(x \right)}^{2}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\int{x d x} - \int{\ln{\left(x \right)}^{2} d x}\right)}}$$

Sovella potenssisääntöä $$$\int x^{n}\, dx = \frac{x^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ käyttäen $$$n=1$$$:

$$- \int{\ln{\left(x \right)}^{2} d x} + {\color{red}{\int{x d x}}}=- \int{\ln{\left(x \right)}^{2} d x} + {\color{red}{\frac{x^{1 + 1}}{1 + 1}}}=- \int{\ln{\left(x \right)}^{2} d x} + {\color{red}{\left(\frac{x^{2}}{2}\right)}}$$

Integraalin $$$\int{\ln{\left(x \right)}^{2} d x}$$$ kohdalla käytä osittaisintegrointia $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Olkoon $$$\operatorname{u}=\ln{\left(x \right)}^{2}$$$ ja $$$\operatorname{dv}=dx$$$.

Tällöin $$$\operatorname{du}=\left(\ln{\left(x \right)}^{2}\right)^{\prime }dx=\frac{2 \ln{\left(x \right)}}{x} dx$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja $$$\operatorname{v}=\int{1 d x}=x$$$ (vaiheet ovat nähtävissä »).

Näin ollen,

$$\frac{x^{2}}{2} - {\color{red}{\int{\ln{\left(x \right)}^{2} d x}}}=\frac{x^{2}}{2} - {\color{red}{\left(\ln{\left(x \right)}^{2} \cdot x-\int{x \cdot \frac{2 \ln{\left(x \right)}}{x} d x}\right)}}=\frac{x^{2}}{2} - {\color{red}{\left(x \ln{\left(x \right)}^{2} - \int{2 \ln{\left(x \right)} d x}\right)}}$$

Sovella vakiokertoimen sääntöä $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ käyttäen $$$c=2$$$ ja $$$f{\left(x \right)} = \ln{\left(x \right)}$$$:

$$\frac{x^{2}}{2} - x \ln{\left(x \right)}^{2} + {\color{red}{\int{2 \ln{\left(x \right)} d x}}} = \frac{x^{2}}{2} - x \ln{\left(x \right)}^{2} + {\color{red}{\left(2 \int{\ln{\left(x \right)} d x}\right)}}$$

Integraalin $$$\int{\ln{\left(x \right)} d x}$$$ kohdalla käytä osittaisintegrointia $$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$.

Olkoon $$$\operatorname{u}=\ln{\left(x \right)}$$$ ja $$$\operatorname{dv}=dx$$$.

Tällöin $$$\operatorname{du}=\left(\ln{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx=\frac{dx}{x}$$$ (vaiheet ovat nähtävissä ») ja $$$\operatorname{v}=\int{1 d x}=x$$$ (vaiheet ovat nähtävissä »).

Integraali voidaan kirjoittaa muotoon

$$\frac{x^{2}}{2} - x \ln{\left(x \right)}^{2} + 2 {\color{red}{\int{\ln{\left(x \right)} d x}}}=\frac{x^{2}}{2} - x \ln{\left(x \right)}^{2} + 2 {\color{red}{\left(\ln{\left(x \right)} \cdot x-\int{x \cdot \frac{1}{x} d x}\right)}}=\frac{x^{2}}{2} - x \ln{\left(x \right)}^{2} + 2 {\color{red}{\left(x \ln{\left(x \right)} - \int{1 d x}\right)}}$$

Sovella vakiosääntöä $$$\int c\, dx = c x$$$ käyttäen $$$c=1$$$:

$$\frac{x^{2}}{2} - x \ln{\left(x \right)}^{2} + 2 x \ln{\left(x \right)} - 2 {\color{red}{\int{1 d x}}} = \frac{x^{2}}{2} - x \ln{\left(x \right)}^{2} + 2 x \ln{\left(x \right)} - 2 {\color{red}{x}}$$

Näin ollen,

$$\int{\left(x - \ln{\left(x \right)}^{2}\right)d x} = \frac{x^{2}}{2} - x \ln{\left(x \right)}^{2} + 2 x \ln{\left(x \right)} - 2 x$$

Sievennä:

$$\int{\left(x - \ln{\left(x \right)}^{2}\right)d x} = \frac{x \left(x - 2 \ln{\left(x \right)}^{2} + 4 \ln{\left(x \right)} - 4\right)}{2}$$

Lisää integrointivakio:

$$\int{\left(x - \ln{\left(x \right)}^{2}\right)d x} = \frac{x \left(x - 2 \ln{\left(x \right)}^{2} + 4 \ln{\left(x \right)} - 4\right)}{2}+C$$

$$$\int \left(x - \ln^{2}\left(x\right)\right)\, dx = \frac{x \left(x - 2 \ln^{2}\left(x\right) + 4 \ln\left(x\right) - 4\right)}{2} + C$$$A