$$$\frac{1}{x \left(x^{2} + 1\right)}$$$의 적분

$$$\int \frac{1}{x \left(x^{2} + 1\right)}\, dx$$$을(를) 구하시오.

$$$u=x^{2} + 1$$$라 하자.

그러면 $$$du=\left(x^{2} + 1\right)^{\prime }dx = 2 x dx$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$x dx = \frac{du}{2}$$$임을 얻습니다.

따라서,

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

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$을 $$$c=\frac{1}{2}$$$와 $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u \left(u - 1\right)}$$$에 적용하세요:

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

부분분수분해를 수행합니다(단계는 »에서 볼 수 있습니다):

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

각 항별로 적분하십시오:

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

$$$v=u - 1$$$라 하자.

그러면 $$$dv=\left(u - 1\right)^{\prime }du = 1 du$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$du = dv$$$임을 얻습니다.

따라서,

$$- \frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u - 1} d u}}}}{2} = - \frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}}}{2}$$

$$$\frac{1}{v}$$$의 적분은 $$$\int{\frac{1}{v} d v} = \ln{\left(\left|{v}\right| \right)}$$$:

$$- \frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}}}{2} = - \frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2} + \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{v}\right| \right)}}}}{2}$$

다음 $$$v=u - 1$$$을 기억하라:

$$\frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{v}}}\right| \right)}}{2} - \frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2} = \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(u - 1\right)}}}\right| \right)}}{2} - \frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2}$$

$$$\frac{1}{u}$$$의 적분은 $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

$$\frac{\ln{\left(\left|{u - 1}\right| \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{2} = \frac{\ln{\left(\left|{u - 1}\right| \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{2}$$

다음 $$$u=x^{2} + 1$$$을 기억하라:

$$\frac{\ln{\left(\left|{-1 + {\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2} - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2} = \frac{\ln{\left(\left|{-1 + {\color{red}{\left(x^{2} + 1\right)}}}\right| \right)}}{2} - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(x^{2} + 1\right)}}}\right| \right)}}{2}$$

따라서,

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

간단히 하시오:

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

적분 상수를 추가하세요:

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

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