$$$\frac{1}{x^{2} + 2 x + 2}$$$の積分

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

平方完成を行ってください（手順は»で確認できます）: $$$x^{2} + 2 x + 2 = \left(x + 1\right)^{2} + 1$$$:

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

$$$u=x + 1$$$ とする。

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

この積分は次のように書き換えられる

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

$$$\frac{1}{u^{2} + 1}$$$ の不定積分は $$$\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u} = \operatorname{atan}{\left(u \right)}$$$ です:

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

次のことを思い出してください $$$u=x + 1$$$:

$$\operatorname{atan}{\left({\color{red}{u}} \right)} = \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\left(x + 1\right)}} \right)}$$

したがって、

$$\int{\frac{1}{x^{2} + 2 x + 2} d x} = \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)}$$

積分定数を加える:

$$\int{\frac{1}{x^{2} + 2 x + 2} d x} = \operatorname{atan}{\left(x + 1 \right)}+C$$

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