$$$y \ln\left(y\right) + 1$$$の積分

$$$\int \left(y \ln\left(y\right) + 1\right)\, dy$$$ を求めよ。

項別に積分せよ:

$${\color{red}{\int{\left(y \ln{\left(y \right)} + 1\right)d y}}} = {\color{red}{\left(\int{1 d y} + \int{y \ln{\left(y \right)} d y}\right)}}$$

$$$c=1$$$ に対して定数則 $$$\int c\, dy = c y$$$ を適用する:

$$\int{y \ln{\left(y \right)} d y} + {\color{red}{\int{1 d y}}} = \int{y \ln{\left(y \right)} d y} + {\color{red}{y}}$$

積分 $$$\int{y \ln{\left(y \right)} d y}$$$ 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。

$$$\operatorname{u}=\ln{\left(y \right)}$$$ と $$$\operatorname{dv}=y dy$$$ とする。

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

したがって、

$$y + {\color{red}{\int{y \ln{\left(y \right)} d y}}}=y + {\color{red}{\left(\ln{\left(y \right)} \cdot \frac{y^{2}}{2}-\int{\frac{y^{2}}{2} \cdot \frac{1}{y} d y}\right)}}=y + {\color{red}{\left(\frac{y^{2} \ln{\left(y \right)}}{2} - \int{\frac{y}{2} d y}\right)}}$$

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

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

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

$$\frac{y^{2} \ln{\left(y \right)}}{2} + y - \frac{{\color{red}{\int{y d y}}}}{2}=\frac{y^{2} \ln{\left(y \right)}}{2} + y - \frac{{\color{red}{\frac{y^{1 + 1}}{1 + 1}}}}{2}=\frac{y^{2} \ln{\left(y \right)}}{2} + y - \frac{{\color{red}{\left(\frac{y^{2}}{2}\right)}}}{2}$$

したがって、

$$\int{\left(y \ln{\left(y \right)} + 1\right)d y} = \frac{y^{2} \ln{\left(y \right)}}{2} - \frac{y^{2}}{4} + y$$

簡単化せよ:

$$\int{\left(y \ln{\left(y \right)} + 1\right)d y} = \frac{y \left(2 y \ln{\left(y \right)} - y + 4\right)}{4}$$

積分定数を加える:

$$\int{\left(y \ln{\left(y \right)} + 1\right)d y} = \frac{y \left(2 y \ln{\left(y \right)} - y + 4\right)}{4}+C$$

$$$\int \left(y \ln\left(y\right) + 1\right)\, dy = \frac{y \left(2 y \ln\left(y\right) - y + 4\right)}{4} + C$$$A