$$$\frac{1}{\left(3 x - 1\right)^{2}}$$$の積分

$$$\int \frac{1}{\left(3 x - 1\right)^{2}}\, dx$$$ を求めよ。

$$$u=3 x - 1$$$ とする。

すると $$$du=\left(3 x - 1\right)^{\prime }dx = 3 dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = \frac{du}{3}$$$ となります。

したがって、

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

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

$${\color{red}{\int{\frac{1}{3 u^{2}} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u^{2}} d u}}{3}\right)}}$$

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

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

次のことを思い出してください $$$u=3 x - 1$$$:

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

したがって、

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

簡単化せよ:

$$\int{\frac{1}{\left(3 x - 1\right)^{2}} d x} = - \frac{1}{9 x - 3}$$

積分定数を加える:

$$\int{\frac{1}{\left(3 x - 1\right)^{2}} d x} = - \frac{1}{9 x - 3}+C$$

$$$\int \frac{1}{\left(3 x - 1\right)^{2}}\, dx = - \frac{1}{9 x - 3} + C$$$A