$$$8 x \ln\left(4 x^{2}\right)$$$の積分

$$$\int 8 x \ln\left(4 x^{2}\right)\, dx$$$ を求めよ。

$$$u=4 x^{2}$$$ とする。

すると $$$du=\left(4 x^{2}\right)^{\prime }dx = 8 x dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$x dx = \frac{du}{8}$$$ となります。

積分は次のようになります

$${\color{red}{\int{8 x \ln{\left(4 x^{2} \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\ln{\left(u \right)} d u}}}$$

積分 $$$\int{\ln{\left(u \right)} d u}$$$ には、部分積分法$$$\int \operatorname{g} \operatorname{dv} = \operatorname{g}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{dg}$$$を用いてください。

$$$\operatorname{g}=\ln{\left(u \right)}$$$ と $$$\operatorname{dv}=du$$$ とする。

したがって、$$$\operatorname{dg}=\left(\ln{\left(u \right)}\right)^{\prime }du=\frac{du}{u}$$$（手順は»を参照）および$$$\operatorname{v}=\int{1 d u}=u$$$（手順は»を参照）。

したがって、

$${\color{red}{\int{\ln{\left(u \right)} d u}}}={\color{red}{\left(\ln{\left(u \right)} \cdot u-\int{u \cdot \frac{1}{u} d u}\right)}}={\color{red}{\left(u \ln{\left(u \right)} - \int{1 d u}\right)}}$$

$$$c=1$$$ に対して定数則 $$$\int c\, du = c u$$$ を適用する:

$$u \ln{\left(u \right)} - {\color{red}{\int{1 d u}}} = u \ln{\left(u \right)} - {\color{red}{u}}$$

次のことを思い出してください $$$u=4 x^{2}$$$:

$$- {\color{red}{u}} + {\color{red}{u}} \ln{\left({\color{red}{u}} \right)} = - {\color{red}{\left(4 x^{2}\right)}} + {\color{red}{\left(4 x^{2}\right)}} \ln{\left({\color{red}{\left(4 x^{2}\right)}} \right)}$$

したがって、

$$\int{8 x \ln{\left(4 x^{2} \right)} d x} = 4 x^{2} \ln{\left(4 x^{2} \right)} - 4 x^{2}$$

簡単化せよ:

$$\int{8 x \ln{\left(4 x^{2} \right)} d x} = 4 x^{2} \left(2 \ln{\left(x \right)} - 1 + 2 \ln{\left(2 \right)}\right)$$

積分定数を加える:

$$\int{8 x \ln{\left(4 x^{2} \right)} d x} = 4 x^{2} \left(2 \ln{\left(x \right)} - 1 + 2 \ln{\left(2 \right)}\right)+C$$

$$$\int 8 x \ln\left(4 x^{2}\right)\, dx = 4 x^{2} \left(2 \ln\left(x\right) - 1 + 2 \ln\left(2\right)\right) + C$$$A