$$$\frac{2}{5 x - 1}$$$の積分

$$$\int \frac{2}{5 x - 1}\, dx$$$ を求めよ。

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=2$$$ と $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{5 x - 1}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\frac{2}{5 x - 1} d x}}} = {\color{red}{\left(2 \int{\frac{1}{5 x - 1} d x}\right)}}$$

$$$u=5 x - 1$$$ とする。

すると $$$du=\left(5 x - 1\right)^{\prime }dx = 5 dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = \frac{du}{5}$$$ となります。

この積分は次のように書き換えられる

$$2 {\color{red}{\int{\frac{1}{5 x - 1} d x}}} = 2 {\color{red}{\int{\frac{1}{5 u} d u}}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{5}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u}$$$ に対して適用する:

$$2 {\color{red}{\int{\frac{1}{5 u} d u}}} = 2 {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{5}\right)}}$$

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

$$\frac{2 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{5} = \frac{2 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{5}$$

次のことを思い出してください $$$u=5 x - 1$$$:

$$\frac{2 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{5} = \frac{2 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(5 x - 1\right)}}}\right| \right)}}{5}$$

したがって、

$$\int{\frac{2}{5 x - 1} d x} = \frac{2 \ln{\left(\left|{5 x - 1}\right| \right)}}{5}$$

積分定数を加える:

$$\int{\frac{2}{5 x - 1} d x} = \frac{2 \ln{\left(\left|{5 x - 1}\right| \right)}}{5}+C$$

$$$\int \frac{2}{5 x - 1}\, dx = \frac{2 \ln\left(\left|{5 x - 1}\right|\right)}{5} + C$$$A