$$$\frac{7}{2 x^{2} - x - 3}$$$の積分

$$$\int \frac{7}{2 x^{2} - x - 3}\, dx$$$ 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、$$$c=7$$$ と $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{2 x^{2} - x - 3}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\frac{7}{2 x^{2} - x - 3} d x}}} = {\color{red}{\left(7 \int{\frac{1}{2 x^{2} - x - 3} d x}\right)}}$$

部分分数分解を行う (手順は»で確認できます):

$$7 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 x^{2} - x - 3} d x}}} = 7 {\color{red}{\int{\left(\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} - \frac{1}{5 \left(x + 1\right)}\right)d x}}}$$

項別に積分せよ:

$$7 {\color{red}{\int{\left(\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} - \frac{1}{5 \left(x + 1\right)}\right)d x}}} = 7 {\color{red}{\left(- \int{\frac{1}{5 \left(x + 1\right)} d x} + \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x}\right)}}$$

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

$$7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - 7 {\color{red}{\int{\frac{1}{5 \left(x + 1\right)} d x}}} = 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - 7 {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{x + 1} d x}}{5}\right)}}$$

$$$u=x + 1$$$ 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。

したがって、

$$7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - \frac{7 {\color{red}{\int{\frac{1}{x + 1} d x}}}}{5} = 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - \frac{7 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{5}$$

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

$$7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - \frac{7 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{5} = 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - \frac{7 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{5}$$

次のことを思い出してください $$$u=x + 1$$$:

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{5} + 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(x + 1\right)}}}\right| \right)}}{5} + 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\frac{2}{5}$$$ と $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{2 x - 3}$$$ に対して適用する:

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + 7 {\color{red}{\int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x}}} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + 7 {\color{red}{\left(\frac{2 \int{\frac{1}{2 x - 3} d x}}{5}\right)}}$$

$$$u=2 x - 3$$$ とする。

すると $$$du=\left(2 x - 3\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = \frac{du}{2}$$$ となります。

したがって、

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{14 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 x - 3} d x}}}}{5} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{14 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 u} d u}}}}{5}$$

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

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{14 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 u} d u}}}}{5} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{14 {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2}\right)}}}{5}$$

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

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{5} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{5}$$

次のことを思い出してください $$$u=2 x - 3$$$:

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{5} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(2 x - 3\right)}}}\right| \right)}}{5}$$

したがって、

$$\int{\frac{7}{2 x^{2} - x - 3} d x} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 \ln{\left(\left|{2 x - 3}\right| \right)}}{5}$$

簡単化せよ:

$$\int{\frac{7}{2 x^{2} - x - 3} d x} = \frac{7 \left(- \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{2 x - 3}\right| \right)}\right)}{5}$$

積分定数を加える:

$$\int{\frac{7}{2 x^{2} - x - 3} d x} = \frac{7 \left(- \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{2 x - 3}\right| \right)}\right)}{5}+C$$

$$$\int \frac{7}{2 x^{2} - x - 3}\, dx = \frac{7 \left(- \ln\left(\left|{x + 1}\right|\right) + \ln\left(\left|{2 x - 3}\right|\right)\right)}{5} + C$$$A