$$$\sqrt[3]{x} \ln\left(x\right)$$$の積分

$$$\int \sqrt[3]{x} \ln\left(x\right)\, dx$$$ を求めよ。

積分 $$$\int{\sqrt[3]{x} \ln{\left(x \right)} d x}$$$ 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。

$$$\operatorname{u}=\ln{\left(x \right)}$$$ と $$$\operatorname{dv}=\sqrt[3]{x} dx$$$ とする。

したがって、$$$\operatorname{du}=\left(\ln{\left(x \right)}\right)^{\prime }dx=\frac{dx}{x}$$$（手順は»を参照）および$$$\operatorname{v}=\int{\sqrt[3]{x} d x}=\frac{3 x^{\frac{4}{3}}}{4}$$$（手順は»を参照）。

積分は次のようになります

$${\color{red}{\int{\sqrt[3]{x} \ln{\left(x \right)} d x}}}={\color{red}{\left(\ln{\left(x \right)} \cdot \frac{3 x^{\frac{4}{3}}}{4}-\int{\frac{3 x^{\frac{4}{3}}}{4} \cdot \frac{1}{x} d x}\right)}}={\color{red}{\left(\frac{3 x^{\frac{4}{3}} \ln{\left(x \right)}}{4} - \int{\frac{3 \sqrt[3]{x}}{4} d x}\right)}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$ を、$$$c=\frac{3}{4}$$$ と $$$f{\left(x \right)} = \sqrt[3]{x}$$$ に対して適用する:

$$\frac{3 x^{\frac{4}{3}} \ln{\left(x \right)}}{4} - {\color{red}{\int{\frac{3 \sqrt[3]{x}}{4} d x}}} = \frac{3 x^{\frac{4}{3}} \ln{\left(x \right)}}{4} - {\color{red}{\left(\frac{3 \int{\sqrt[3]{x} d x}}{4}\right)}}$$

$$$n=\frac{1}{3}$$$ 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:

$$\frac{3 x^{\frac{4}{3}} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{3 {\color{red}{\int{\sqrt[3]{x} d x}}}}{4}=\frac{3 x^{\frac{4}{3}} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{3 {\color{red}{\int{x^{\frac{1}{3}} d x}}}}{4}=\frac{3 x^{\frac{4}{3}} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{3 {\color{red}{\frac{x^{\frac{1}{3} + 1}}{\frac{1}{3} + 1}}}}{4}=\frac{3 x^{\frac{4}{3}} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{3 {\color{red}{\left(\frac{3 x^{\frac{4}{3}}}{4}\right)}}}{4}$$

したがって、

$$\int{\sqrt[3]{x} \ln{\left(x \right)} d x} = \frac{3 x^{\frac{4}{3}} \ln{\left(x \right)}}{4} - \frac{9 x^{\frac{4}{3}}}{16}$$

簡単化せよ:

$$\int{\sqrt[3]{x} \ln{\left(x \right)} d x} = \frac{3 x^{\frac{4}{3}} \left(4 \ln{\left(x \right)} - 3\right)}{16}$$

積分定数を加える:

$$\int{\sqrt[3]{x} \ln{\left(x \right)} d x} = \frac{3 x^{\frac{4}{3}} \left(4 \ln{\left(x \right)} - 3\right)}{16}+C$$

$$$\int \sqrt[3]{x} \ln\left(x\right)\, dx = \frac{3 x^{\frac{4}{3}} \left(4 \ln\left(x\right) - 3\right)}{16} + C$$$A