$$$\ln\left(\frac{a^{2}}{x^{2}}\right)$$$ の $$$x$$$ に関する積分

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

積分 $$$\int{\ln{\left(\frac{a^{2}}{x^{2}} \right)} d x}$$$ には、部分積分法$$$\int \operatorname{u} \operatorname{dv} = \operatorname{u}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{du}$$$を用いてください。

$$$\operatorname{u}=\ln{\left(\frac{a^{2}}{x^{2}} \right)}$$$ と $$$\operatorname{dv}=dx$$$ とする。

したがって、$$$\operatorname{du}=\left(\ln{\left(\frac{a^{2}}{x^{2}} \right)}\right)^{\prime }dx=- \frac{2}{x} dx$$$（手順は»を参照）および$$$\operatorname{v}=\int{1 d x}=x$$$（手順は»を参照）。

積分は次のようになります

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

$$$c=-2$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dx = c x$$$ を適用する:

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

したがって、

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

簡単化せよ:

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

積分定数を加える:

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

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