Integral de $$$\ln\left(x y\right)$$$ em relação a $$$x$$$
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Sua entrada
Encontre $$$\int \ln\left(x y\right)\, dx$$$.
Solução
Seja $$$u=x y$$$.
Então $$$du=\left(x y\right)^{\prime }dx = y dx$$$ (veja os passos »), e obtemos $$$dx = \frac{du}{y}$$$.
A integral pode ser reescrita como
$${\color{red}{\int{\ln{\left(x y \right)} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{\ln{\left(u \right)}}{y} d u}}}$$
Aplique a regra do múltiplo constante $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ usando $$$c=\frac{1}{y}$$$ e $$$f{\left(u \right)} = \ln{\left(u \right)}$$$:
$${\color{red}{\int{\frac{\ln{\left(u \right)}}{y} d u}}} = {\color{red}{\frac{\int{\ln{\left(u \right)} d u}}{y}}}$$
Para a integral $$$\int{\ln{\left(u \right)} d u}$$$, use integração por partes $$$\int \operatorname{m} \operatorname{dv} = \operatorname{m}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{dm}$$$.
Sejam $$$\operatorname{m}=\ln{\left(u \right)}$$$ e $$$\operatorname{dv}=du$$$.
Então $$$\operatorname{dm}=\left(\ln{\left(u \right)}\right)^{\prime }du=\frac{du}{u}$$$ (os passos podem ser vistos ») e $$$\operatorname{v}=\int{1 d u}=u$$$ (os passos podem ser vistos »).
Portanto,
$$\frac{{\color{red}{\int{\ln{\left(u \right)} d u}}}}{y}=\frac{{\color{red}{\left(\ln{\left(u \right)} \cdot u-\int{u \cdot \frac{1}{u} d u}\right)}}}{y}=\frac{{\color{red}{\left(u \ln{\left(u \right)} - \int{1 d u}\right)}}}{y}$$
Aplique a regra da constante $$$\int c\, du = c u$$$ usando $$$c=1$$$:
$$\frac{u \ln{\left(u \right)} - {\color{red}{\int{1 d u}}}}{y} = \frac{u \ln{\left(u \right)} - {\color{red}{u}}}{y}$$
Recorde que $$$u=x y$$$:
$$\frac{- {\color{red}{u}} + {\color{red}{u}} \ln{\left({\color{red}{u}} \right)}}{y} = \frac{- {\color{red}{x y}} + {\color{red}{x y}} \ln{\left({\color{red}{x y}} \right)}}{y}$$
Portanto,
$$\int{\ln{\left(x y \right)} d x} = \frac{x y \ln{\left(x y \right)} - x y}{y}$$
Simplifique:
$$\int{\ln{\left(x y \right)} d x} = x \left(\ln{\left(x y \right)} - 1\right)$$
Adicione a constante de integração:
$$\int{\ln{\left(x y \right)} d x} = x \left(\ln{\left(x y \right)} - 1\right)+C$$
Resposta
$$$\int \ln\left(x y\right)\, dx = x \left(\ln\left(x y\right) - 1\right) + C$$$A