$$$a^{2} + \frac{1}{x^{2}}$$$ の $$$x$$$ に関する積分

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

項別に積分せよ:

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

$$$c=a^{2}$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dx = c x$$$ を適用する:

$$\int{\frac{1}{x^{2}} d x} + {\color{red}{\int{a^{2} d x}}} = \int{\frac{1}{x^{2}} d x} + {\color{red}{a^{2} x}}$$

$$$n=-2$$$ 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:

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

したがって、

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

積分定数を加える:

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

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