$$$-1 + \frac{e^{x} - 1}{- x + e^{x}}$$$の積分

$$$\int \left(-1 + \frac{e^{x} - 1}{- x + e^{x}}\right)\, dx$$$ を求めよ。

項別に積分せよ:

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

$$$c=1$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dx = c x$$$ を適用する:

$$\int{\frac{e^{x} - 1}{- x + e^{x}} d x} - {\color{red}{\int{1 d x}}} = \int{\frac{e^{x} - 1}{- x + e^{x}} d x} - {\color{red}{x}}$$

$$$u=- x + e^{x}$$$ とする。

すると $$$du=\left(- x + e^{x}\right)^{\prime }dx = \left(e^{x} - 1\right) dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$\left(e^{x} - 1\right) dx = du$$$ となります。

したがって、

$$- x + {\color{red}{\int{\frac{e^{x} - 1}{- x + e^{x}} d x}}} = - x + {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}$$

$$$\frac{1}{u}$$$ の不定積分は $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$ です:

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

次のことを思い出してください $$$u=- x + e^{x}$$$:

$$- x + \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)} = - x + \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(- x + e^{x}\right)}}}\right| \right)}$$

したがって、

$$\int{\left(-1 + \frac{e^{x} - 1}{- x + e^{x}}\right)d x} = - x + \ln{\left(\left|{x - e^{x}}\right| \right)}$$

積分定数を加える:

$$\int{\left(-1 + \frac{e^{x} - 1}{- x + e^{x}}\right)d x} = - x + \ln{\left(\left|{x - e^{x}}\right| \right)}+C$$

$$$\int \left(-1 + \frac{e^{x} - 1}{- x + e^{x}}\right)\, dx = \left(- x + \ln\left(\left|{x - e^{x}}\right|\right)\right) + C$$$A