$$$x^{2} \sec^{2}{\left(x^{3} - 5 \right)}$$$の積分

$$$\int x^{2} \sec^{2}{\left(x^{3} - 5 \right)}\, dx$$$ を求めよ。

$$$u=x^{3} - 5$$$ とする。

すると $$$du=\left(x^{3} - 5\right)^{\prime }dx = 3 x^{2} dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$x^{2} dx = \frac{du}{3}$$$ となります。

したがって、

$${\color{red}{\int{x^{2} \sec^{2}{\left(x^{3} - 5 \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(u \right)}}{3} d u}}}$$

定数倍の法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ を、$$$c=\frac{1}{3}$$$ と $$$f{\left(u \right)} = \sec^{2}{\left(u \right)}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\frac{\sec^{2}{\left(u \right)}}{3} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\sec^{2}{\left(u \right)} d u}}{3}\right)}}$$

$$$\sec^{2}{\left(u \right)}$$$ の不定積分は $$$\int{\sec^{2}{\left(u \right)} d u} = \tan{\left(u \right)}$$$ です:

$$\frac{{\color{red}{\int{\sec^{2}{\left(u \right)} d u}}}}{3} = \frac{{\color{red}{\tan{\left(u \right)}}}}{3}$$

次のことを思い出してください $$$u=x^{3} - 5$$$:

$$\frac{\tan{\left({\color{red}{u}} \right)}}{3} = \frac{\tan{\left({\color{red}{\left(x^{3} - 5\right)}} \right)}}{3}$$

したがって、

$$\int{x^{2} \sec^{2}{\left(x^{3} - 5 \right)} d x} = \frac{\tan{\left(x^{3} - 5 \right)}}{3}$$

積分定数を加える:

$$\int{x^{2} \sec^{2}{\left(x^{3} - 5 \right)} d x} = \frac{\tan{\left(x^{3} - 5 \right)}}{3}+C$$

$$$\int x^{2} \sec^{2}{\left(x^{3} - 5 \right)}\, dx = \frac{\tan{\left(x^{3} - 5 \right)}}{3} + C$$$A