$$$f \left(x + \frac{1}{x}\right)$$$$$$x$$$ に関する積分

この計算機は、$$$x$$$ に関して $$$f \left(x + \frac{1}{x}\right)$$$ の積分/原始関数を、手順を示しながら求めます。

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$$$dx$$$$$$dy$$$ などの微分記号を使わずに書いてください。
自動検出のため、空欄のままにしてください。

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入力内容

$$$\int f \left(x + \frac{1}{x}\right)\, dx$$$ を求めよ。

解答

Expand the expression:

$${\color{red}{\int{f \left(x + \frac{1}{x}\right) d x}}} = {\color{red}{\int{\left(f x + \frac{f}{x}\right)d x}}}$$

項別に積分せよ:

$${\color{red}{\int{\left(f x + \frac{f}{x}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\int{\frac{f}{x} d x} + \int{f x d x}\right)}}$$

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

$$\int{\frac{f}{x} d x} + {\color{red}{\int{f x d x}}} = \int{\frac{f}{x} d x} + {\color{red}{f \int{x d x}}}$$

$$$n=1$$$ を用いて、べき乗の法則 $$$\int x^{n}\, dx = \frac{x^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ を適用します:

$$f {\color{red}{\int{x d x}}} + \int{\frac{f}{x} d x}=f {\color{red}{\frac{x^{1 + 1}}{1 + 1}}} + \int{\frac{f}{x} d x}=f {\color{red}{\left(\frac{x^{2}}{2}\right)}} + \int{\frac{f}{x} d x}$$

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

$$\frac{f x^{2}}{2} + {\color{red}{\int{\frac{f}{x} d x}}} = \frac{f x^{2}}{2} + {\color{red}{f \int{\frac{1}{x} d x}}}$$

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

$$\frac{f x^{2}}{2} + f {\color{red}{\int{\frac{1}{x} d x}}} = \frac{f x^{2}}{2} + f {\color{red}{\ln{\left(\left|{x}\right| \right)}}}$$

したがって、

$$\int{f \left(x + \frac{1}{x}\right) d x} = \frac{f x^{2}}{2} + f \ln{\left(\left|{x}\right| \right)}$$

簡単化せよ:

$$\int{f \left(x + \frac{1}{x}\right) d x} = \frac{f \left(x^{2} + 2 \ln{\left(\left|{x}\right| \right)}\right)}{2}$$

積分定数を加える:

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

解答

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