$$$\frac{5 x^{6} + 5}{x^{2} + 1}$$$の積分

$$$\int \frac{5 x^{6} + 5}{x^{2} + 1}\, dx$$$ を求めよ。

被積分関数を簡単化する:

$${\color{red}{\int{\frac{5 x^{6} + 5}{x^{2} + 1} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(5 x^{4} - 5 x^{2} + 5\right)d x}}}$$

項別に積分せよ:

$${\color{red}{\int{\left(5 x^{4} - 5 x^{2} + 5\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\int{5 d x} - \int{5 x^{2} d x} + \int{5 x^{4} d x}\right)}}$$

$$$c=5$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dx = c x$$$ を適用する:

$$- \int{5 x^{2} d x} + \int{5 x^{4} d x} + {\color{red}{\int{5 d x}}} = - \int{5 x^{2} d x} + \int{5 x^{4} d x} + {\color{red}{\left(5 x\right)}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=5$$$ と $$$f{\left(x \right)} = x^{2}$$$ に対して適用する:

$$5 x + \int{5 x^{4} d x} - {\color{red}{\int{5 x^{2} d x}}} = 5 x + \int{5 x^{4} d x} - {\color{red}{\left(5 \int{x^{2} d x}\right)}}$$

$$$n=2$$$ を用いて、べき乗の法則 $$$\int x^{n}\, dx = \frac{x^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ を適用します:

$$5 x + \int{5 x^{4} d x} - 5 {\color{red}{\int{x^{2} d x}}}=5 x + \int{5 x^{4} d x} - 5 {\color{red}{\frac{x^{1 + 2}}{1 + 2}}}=5 x + \int{5 x^{4} d x} - 5 {\color{red}{\left(\frac{x^{3}}{3}\right)}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=5$$$ と $$$f{\left(x \right)} = x^{4}$$$ に対して適用する:

$$- \frac{5 x^{3}}{3} + 5 x + {\color{red}{\int{5 x^{4} d x}}} = - \frac{5 x^{3}}{3} + 5 x + {\color{red}{\left(5 \int{x^{4} d x}\right)}}$$

$$$n=4$$$ を用いて、べき乗の法則 $$$\int x^{n}\, dx = \frac{x^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ を適用します:

$$- \frac{5 x^{3}}{3} + 5 x + 5 {\color{red}{\int{x^{4} d x}}}=- \frac{5 x^{3}}{3} + 5 x + 5 {\color{red}{\frac{x^{1 + 4}}{1 + 4}}}=- \frac{5 x^{3}}{3} + 5 x + 5 {\color{red}{\left(\frac{x^{5}}{5}\right)}}$$

したがって、

$$\int{\frac{5 x^{6} + 5}{x^{2} + 1} d x} = x^{5} - \frac{5 x^{3}}{3} + 5 x$$

簡単化せよ:

$$\int{\frac{5 x^{6} + 5}{x^{2} + 1} d x} = x \left(x^{4} - \frac{5 x^{2}}{3} + 5\right)$$

積分定数を加える:

$$\int{\frac{5 x^{6} + 5}{x^{2} + 1} d x} = x \left(x^{4} - \frac{5 x^{2}}{3} + 5\right)+C$$

$$$\int \frac{5 x^{6} + 5}{x^{2} + 1}\, dx = x \left(x^{4} - \frac{5 x^{2}}{3} + 5\right) + C$$$A