$$$\frac{1}{- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1}$$$の積分
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入力内容
$$$\int \frac{1}{- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1}\, dx$$$ を求めよ。
解答
$$$u=- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1$$$ とする。
すると $$$du=\left(- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1\right)^{\prime }dx = - \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = - \frac{du}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}$$$ となります。
積分は次のようになります
$${\color{red}{\int{\frac{1}{- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{u \sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}\right)d u}}}$$
定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=- \frac{1}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u}$$$ に対して適用する:
$${\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{u \sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}\right)d u}}} = {\color{red}{\left(- \frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}\right)}}$$
$$$\frac{1}{u}$$$ の不定積分は $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$ です:
$$- \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}} = - \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}$$
次のことを思い出してください $$$u=- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1$$$:
$$- \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}} = - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1\right)}}}\right| \right)}}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}$$
したがって、
$$\int{\frac{1}{- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1} d x} = - \frac{\ln{\left(\left|{x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} - 1}\right| \right)}}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}$$
積分定数を加える:
$$\int{\frac{1}{- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1} d x} = - \frac{\ln{\left(\left|{x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} - 1}\right| \right)}}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}}+C$$
解答
$$$\int \frac{1}{- x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} + 1}\, dx = - \frac{\ln\left(\left|{x \sin{\left(\frac{1}{2} \right)} - 1}\right|\right)}{\sin{\left(\frac{1}{2} \right)}} + C$$$A