$$$\frac{2 e^{- \frac{2}{x}}}{x^{2}}$$$の積分

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

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

$$$u=- \frac{2}{x}$$$ とする。

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

積分は次のようになります

$$2 {\color{red}{\int{\frac{e^{- \frac{2}{x}}}{x^{2}} d x}}} = 2 {\color{red}{\int{\frac{e^{u}}{2} d u}}}$$

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

$$2 {\color{red}{\int{\frac{e^{u}}{2} d u}}} = 2 {\color{red}{\left(\frac{\int{e^{u} d u}}{2}\right)}}$$

指数関数の積分は $$$\int{e^{u} d u} = e^{u}$$$です:

$${\color{red}{\int{e^{u} d u}}} = {\color{red}{e^{u}}}$$

次のことを思い出してください $$$u=- \frac{2}{x}$$$:

$$e^{{\color{red}{u}}} = e^{{\color{red}{\left(- \frac{2}{x}\right)}}}$$

したがって、

$$\int{\frac{2 e^{- \frac{2}{x}}}{x^{2}} d x} = e^{- \frac{2}{x}}$$

積分定数を加える:

$$\int{\frac{2 e^{- \frac{2}{x}}}{x^{2}} d x} = e^{- \frac{2}{x}}+C$$

$$$\int \frac{2 e^{- \frac{2}{x}}}{x^{2}}\, dx = e^{- \frac{2}{x}} + C$$$A