$$$x^{2} - \frac{1}{\sqrt{2 x - 1}}$$$の積分

$$$\int \left(x^{2} - \frac{1}{\sqrt{2 x - 1}}\right)\, dx$$$ を求めよ。

項別に積分せよ:

$${\color{red}{\int{\left(x^{2} - \frac{1}{\sqrt{2 x - 1}}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\int{x^{2} d x} - \int{\frac{1}{\sqrt{2 x - 1}} d x}\right)}}$$

$$$n=2$$$ 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:

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

$$$u=2 x - 1$$$ とする。

すると $$$du=\left(2 x - 1\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$（手順は»で確認できます）、$$$dx = \frac{du}{2}$$$ となります。

この積分は次のように書き換えられる

$$\frac{x^{3}}{3} - {\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{2 x - 1}} d x}}} = \frac{x^{3}}{3} - {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sqrt{u}} d u}}}$$

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

$$\frac{x^{3}}{3} - {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \sqrt{u}} d u}}} = \frac{x^{3}}{3} - {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{\sqrt{u}} d u}}{2}\right)}}$$

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

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

次のことを思い出してください $$$u=2 x - 1$$$:

$$\frac{x^{3}}{3} - \sqrt{{\color{red}{u}}} = \frac{x^{3}}{3} - \sqrt{{\color{red}{\left(2 x - 1\right)}}}$$

したがって、

$$\int{\left(x^{2} - \frac{1}{\sqrt{2 x - 1}}\right)d x} = \frac{x^{3}}{3} - \sqrt{2 x - 1}$$

積分定数を加える:

$$\int{\left(x^{2} - \frac{1}{\sqrt{2 x - 1}}\right)d x} = \frac{x^{3}}{3} - \sqrt{2 x - 1}+C$$

$$$\int \left(x^{2} - \frac{1}{\sqrt{2 x - 1}}\right)\, dx = \left(\frac{x^{3}}{3} - \sqrt{2 x - 1}\right) + C$$$A