$$$e^{\sec^{2}{\left(x \right)}} \tan{\left(x \right)}$$$の積分

$$$\int e^{\sec^{2}{\left(x \right)}} \tan{\left(x \right)}\, dx$$$ を求めよ。

$$$u=\sec^{2}{\left(x \right)}$$$ とする。

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

したがって、

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

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

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

この積分（指数積分）には閉形式はありません:

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

次のことを思い出してください $$$u=\sec^{2}{\left(x \right)}$$$:

$$\frac{\operatorname{Ei}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} = \frac{\operatorname{Ei}{\left({\color{red}{\sec^{2}{\left(x \right)}}} \right)}}{2}$$

したがって、

$$\int{e^{\sec^{2}{\left(x \right)}} \tan{\left(x \right)} d x} = \frac{\operatorname{Ei}{\left(\sec^{2}{\left(x \right)} \right)}}{2}$$

積分定数を加える:

$$\int{e^{\sec^{2}{\left(x \right)}} \tan{\left(x \right)} d x} = \frac{\operatorname{Ei}{\left(\sec^{2}{\left(x \right)} \right)}}{2}+C$$

$$$\int e^{\sec^{2}{\left(x \right)}} \tan{\left(x \right)}\, dx = \frac{\operatorname{Ei}{\left(\sec^{2}{\left(x \right)} \right)}}{2} + C$$$A