$$$\frac{x}{x^{2} + 6 x + 25}$$$의 적분

$$$\int \frac{x}{x^{2} + 6 x + 25}\, dx$$$을(를) 구하시오.

일차항을 $$$x=x\color{red}{+3-3}$$$로 다시 쓰고 식을 분리하십시오:

$${\color{red}{\int{\frac{x}{x^{2} + 6 x + 25} d x}}} = {\color{red}{\int{\left(\frac{x + 3}{x^{2} + 6 x + 25} - \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x}}}$$

각 항별로 적분하십시오:

$${\color{red}{\int{\left(\frac{x + 3}{x^{2} + 6 x + 25} - \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(\int{\frac{x + 3}{x^{2} + 6 x + 25} d x} + \int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x}\right)}}$$

$$$u=x^{2} + 6 x + 25$$$라 하자.

그러면 $$$du=\left(x^{2} + 6 x + 25\right)^{\prime }dx = \left(2 x + 6\right) dx$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$\left(2 x + 6\right) dx = du$$$임을 얻습니다.

적분은 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.

$$\int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x} + {\color{red}{\int{\frac{x + 3}{x^{2} + 6 x + 25} d x}}} = \int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x} + {\color{red}{\int{\frac{1}{2 u} d u}}}$$

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

$$\int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x} + {\color{red}{\int{\frac{1}{2 u} d u}}} = \int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x} + {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2}\right)}}$$

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

$$\int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{2} = \int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x} + \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{2}$$

다음 $$$u=x^{2} + 6 x + 25$$$을 기억하라:

$$\frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2} + \int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x} = \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(x^{2} + 6 x + 25\right)}}}\right| \right)}}{2} + \int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$을 $$$c=-3$$$와 $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x^{2} + 6 x + 25}$$$에 적용하세요:

$$\frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} + {\color{red}{\int{\left(- \frac{3}{x^{2} + 6 x + 25}\right)d x}}} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} + {\color{red}{\left(- 3 \int{\frac{1}{x^{2} + 6 x + 25} d x}\right)}}$$

제곱을 완성하세요 (단계는 »에서 볼 수 있습니다): $$$x^{2} + 6 x + 25 = \left(x + 3\right)^{2} + 16$$$:

$$\frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{x^{2} + 6 x + 25} d x}}} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{\left(x + 3\right)^{2} + 16} d x}}}$$

$$$u=x + 3$$$라 하자.

그러면 $$$du=\left(x + 3\right)^{\prime }dx = 1 dx$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$dx = du$$$임을 얻습니다.

따라서,

$$\frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{\left(x + 3\right)^{2} + 16} d x}}} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2} + 16} d u}}}$$

$$$v=\frac{u}{4}$$$라 하자.

그러면 $$$dv=\left(\frac{u}{4}\right)^{\prime }du = \frac{du}{4}$$$ (단계는 »에서 볼 수 있습니다), 그리고 $$$du = 4 dv$$$임을 얻습니다.

적분은 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.

$$\frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2} + 16} d u}}} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{4 \left(v^{2} + 1\right)} d v}}}$$

상수배 법칙 $$$\int c f{\left(v \right)}\, dv = c \int f{\left(v \right)}\, dv$$$을 $$$c=\frac{1}{4}$$$와 $$$f{\left(v \right)} = \frac{1}{v^{2} + 1}$$$에 적용하세요:

$$\frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{4 \left(v^{2} + 1\right)} d v}}} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - 3 {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v}}{4}\right)}}$$

$$$\frac{1}{v^{2} + 1}$$$의 적분은 $$$\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v} = \operatorname{atan}{\left(v \right)}$$$:

$$\frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 {\color{red}{\int{\frac{1}{v^{2} + 1} d v}}}}{4} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 {\color{red}{\operatorname{atan}{\left(v \right)}}}}{4}$$

다음 $$$v=\frac{u}{4}$$$을 기억하라:

$$\frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left({\color{red}{v}} \right)}}{4} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left({\color{red}{\left(\frac{u}{4}\right)}} \right)}}{4}$$

다음 $$$u=x + 3$$$을 기억하라:

$$\frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{{\color{red}{u}}}{4} \right)}}{4} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{{\color{red}{\left(x + 3\right)}}}{4} \right)}}{4}$$

따라서,

$$\int{\frac{x}{x^{2} + 6 x + 25} d x} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{x}{4} + \frac{3}{4} \right)}}{4}$$

간단히 하시오:

$$\int{\frac{x}{x^{2} + 6 x + 25} d x} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{x + 3}{4} \right)}}{4}$$

적분 상수를 추가하세요:

$$\int{\frac{x}{x^{2} + 6 x + 25} d x} = \frac{\ln{\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right| \right)}}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{x + 3}{4} \right)}}{4}+C$$

$$$\int \frac{x}{x^{2} + 6 x + 25}\, dx = \left(\frac{\ln\left(\left|{x^{2} + 6 x + 25}\right|\right)}{2} - \frac{3 \operatorname{atan}{\left(\frac{x + 3}{4} \right)}}{4}\right) + C$$$A