$$$\frac{1}{x} - \frac{1}{3 x^{3}}$$$の積分

この計算機は、手順を示しながら$$$\frac{1}{x} - \frac{1}{3 x^{3}}$$$の不定積分(原始関数)を求めます。

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$$$dx$$$$$$dy$$$ などの微分記号を使わずに書いてください。
自動検出のため、空欄のままにしてください。

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入力内容

$$$\int \left(\frac{1}{x} - \frac{1}{3 x^{3}}\right)\, dx$$$ を求めよ。

解答

項別に積分せよ:

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

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

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

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\frac{1}{3}$$$$$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{3}}$$$ に対して適用する:

$$\ln{\left(\left|{x}\right| \right)} - {\color{red}{\int{\frac{1}{3 x^{3}} d x}}} = \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} - {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{x^{3}} d x}}{3}\right)}}$$

$$$n=-3$$$ 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:

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

したがって、

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

積分定数を加える:

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

解答

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


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