$$$- \frac{4}{x} + \frac{3}{x^{21}}$$$の積分

この計算機は、手順を示しながら$$$- \frac{4}{x} + \frac{3}{x^{21}}$$$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

$$$\int \left(- \frac{4}{x} + \frac{3}{x^{21}}\right)\, dx$$$ を求めよ。

解答

項別に積分せよ:

$${\color{red}{\int{\left(- \frac{4}{x} + \frac{3}{x^{21}}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\int{\frac{3}{x^{21}} d x} - \int{\frac{4}{x} d x}\right)}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=4$$$$$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x}$$$ に対して適用する:

$$\int{\frac{3}{x^{21}} d x} - {\color{red}{\int{\frac{4}{x} d x}}} = \int{\frac{3}{x^{21}} d x} - {\color{red}{\left(4 \int{\frac{1}{x} d x}\right)}}$$

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

$$\int{\frac{3}{x^{21}} d x} - 4 {\color{red}{\int{\frac{1}{x} d x}}} = \int{\frac{3}{x^{21}} d x} - 4 {\color{red}{\ln{\left(\left|{x}\right| \right)}}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=3$$$$$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{21}}$$$ に対して適用する:

$$- 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} + {\color{red}{\int{\frac{3}{x^{21}} d x}}} = - 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} + {\color{red}{\left(3 \int{\frac{1}{x^{21}} d x}\right)}}$$

$$$n=-21$$$ 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:

$$- 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} + 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{x^{21}} d x}}}=- 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} + 3 {\color{red}{\int{x^{-21} d x}}}=- 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} + 3 {\color{red}{\frac{x^{-21 + 1}}{-21 + 1}}}=- 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} + 3 {\color{red}{\left(- \frac{x^{-20}}{20}\right)}}=- 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} + 3 {\color{red}{\left(- \frac{1}{20 x^{20}}\right)}}$$

したがって、

$$\int{\left(- \frac{4}{x} + \frac{3}{x^{21}}\right)d x} = - 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} - \frac{3}{20 x^{20}}$$

積分定数を加える:

$$\int{\left(- \frac{4}{x} + \frac{3}{x^{21}}\right)d x} = - 4 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)} - \frac{3}{20 x^{20}}+C$$

解答

$$$\int \left(- \frac{4}{x} + \frac{3}{x^{21}}\right)\, dx = \left(- 4 \ln\left(\left|{x}\right|\right) - \frac{3}{20 x^{20}}\right) + C$$$A


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