$$$\frac{4}{3 x - 1}$$$の積分

$$$\int \frac{4}{3 x - 1}\, dx$$$ 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、$$$c=4$$$ と $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{3 x - 1}$$$ に対して適用する:

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

$$$u=3 x - 1$$$ 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。

積分は次のようになります

$$4 {\color{red}{\int{\frac{1}{3 x - 1} d x}}} = 4 {\color{red}{\int{\frac{1}{3 u} d u}}}$$

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

$$4 {\color{red}{\int{\frac{1}{3 u} d u}}} = 4 {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{3}\right)}}$$

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

$$\frac{4 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{3} = \frac{4 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{3}$$

次のことを思い出してください $$$u=3 x - 1$$$:

$$\frac{4 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{3} = \frac{4 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(3 x - 1\right)}}}\right| \right)}}{3}$$

したがって、

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

積分定数を加える:

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

$$$\int \frac{4}{3 x - 1}\, dx = \frac{4 \ln\left(\left|{3 x - 1}\right|\right)}{3} + C$$$A