$$$\left(\frac{3}{4}\right)^{x^{2}}$$$の積分

$$$\int \left(\frac{3}{4}\right)^{x^{2}}\, dx$$$ を求めよ。

基数を変更:

$${\color{red}{\int{\left(\frac{3}{4}\right)^{x^{2}} d x}}} = {\color{red}{\int{e^{x^{2} \ln{\left(\frac{3}{4} \right)}} d x}}}$$

$$$u=x \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}$$$ とする。

すると $$$du=\left(x \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}\right)^{\prime }dx = \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}} dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = \frac{du}{\sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}}$$$ となります。

したがって、

$${\color{red}{\int{e^{x^{2} \ln{\left(\frac{3}{4} \right)}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{e^{- u^{2}}}{\sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}} d u}}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{\sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = e^{- u^{2}}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\frac{e^{- u^{2}}}{\sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}} d u}}} = {\color{red}{\frac{\int{e^{- u^{2}} d u}}{\sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}}}}$$

この積分（誤差関数）には閉形式はありません:

$$\frac{{\color{red}{\int{e^{- u^{2}} d u}}}}{\sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}} = \frac{{\color{red}{\left(\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erf}{\left(u \right)}}{2}\right)}}}{\sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}}$$

次のことを思い出してください $$$u=x \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}$$$:

$$\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erf}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2 \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erf}{\left({\color{red}{x \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}}} \right)}}{2 \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}}$$

したがって、

$$\int{\left(\frac{3}{4}\right)^{x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erf}{\left(x \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}} \right)}}{2 \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}}$$

積分定数を加える:

$$\int{\left(\frac{3}{4}\right)^{x^{2}} d x} = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erf}{\left(x \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}} \right)}}{2 \sqrt{- \ln{\left(3 \right)} + 2 \ln{\left(2 \right)}}}+C$$

$$$\int \left(\frac{3}{4}\right)^{x^{2}}\, dx = \frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erf}{\left(x \sqrt{- \ln\left(3\right) + 2 \ln\left(2\right)} \right)}}{2 \sqrt{- \ln\left(3\right) + 2 \ln\left(2\right)}} + C$$$A