$$$x^{2} \sqrt{e^{x^{3}} + 5} e^{x^{3}}$$$の積分

$$$\int x^{2} \sqrt{e^{x^{3}} + 5} e^{x^{3}}\, dx$$$ を求めよ。

$$$u=x^{3}$$$ とする。

すると $$$du=\left(x^{3}\right)^{\prime }dx = 3 x^{2} dx$$$（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、

$${\color{red}{\int{x^{2} \sqrt{e^{x^{3}} + 5} e^{x^{3}} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\sqrt{e^{u} + 5} e^{u}}{3} d u}}}$$

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 $$$f{\left(u \right)} = \sqrt{e^{u} + 5} e^{u}$$$ に対して適用する:

$${\color{red}{\int{\frac{\sqrt{e^{u} + 5} e^{u}}{3} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\sqrt{e^{u} + 5} e^{u} d u}}{3}\right)}}$$

$$$v=e^{u} + 5$$$ とする。

すると $$$dv=\left(e^{u} + 5\right)^{\prime }du = e^{u} du$$$（手順は»で確認できます）、$$$e^{u} du = dv$$$ となります。

したがって、

$$\frac{{\color{red}{\int{\sqrt{e^{u} + 5} e^{u} d u}}}}{3} = \frac{{\color{red}{\int{\sqrt{v} d v}}}}{3}$$

$$$n=\frac{1}{2}$$$ を用いて、べき乗の法則 $$$\int v^{n}\, dv = \frac{v^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$ を適用します:

$$\frac{{\color{red}{\int{\sqrt{v} d v}}}}{3}=\frac{{\color{red}{\int{v^{\frac{1}{2}} d v}}}}{3}=\frac{{\color{red}{\frac{v^{\frac{1}{2} + 1}}{\frac{1}{2} + 1}}}}{3}=\frac{{\color{red}{\left(\frac{2 v^{\frac{3}{2}}}{3}\right)}}}{3}$$

次のことを思い出してください $$$v=e^{u} + 5$$$:

$$\frac{2 {\color{red}{v}}^{\frac{3}{2}}}{9} = \frac{2 {\color{red}{\left(e^{u} + 5\right)}}^{\frac{3}{2}}}{9}$$

次のことを思い出してください $$$u=x^{3}$$$:

$$\frac{2 \left(5 + e^{{\color{red}{u}}}\right)^{\frac{3}{2}}}{9} = \frac{2 \left(5 + e^{{\color{red}{x^{3}}}}\right)^{\frac{3}{2}}}{9}$$

したがって、

$$\int{x^{2} \sqrt{e^{x^{3}} + 5} e^{x^{3}} d x} = \frac{2 \left(e^{x^{3}} + 5\right)^{\frac{3}{2}}}{9}$$

積分定数を加える:

$$\int{x^{2} \sqrt{e^{x^{3}} + 5} e^{x^{3}} d x} = \frac{2 \left(e^{x^{3}} + 5\right)^{\frac{3}{2}}}{9}+C$$

$$$\int x^{2} \sqrt{e^{x^{3}} + 5} e^{x^{3}}\, dx = \frac{2 \left(e^{x^{3}} + 5\right)^{\frac{3}{2}}}{9} + C$$$A