$$$\frac{3 x^{4}}{- 2 x^{4} + x^{3}}$$$ 的积分

求$$$\int \frac{3 x^{4}}{- 2 x^{4} + x^{3}}\, dx$$$。

化简被积函数:

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

对 $$$c=-3$$$ 和 $$$f{\left(x \right)} = \frac{x}{2 x - 1}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$：

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

将被积函数的分子改写为 $$$x=\frac{1}{2}\left(2 x - 1\right)+\frac{1}{2}$$$，并将分式拆分:

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

逐项积分：

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

应用常数法则 $$$\int c\, dx = c x$$$，使用 $$$c=\frac{1}{2}$$$：

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

对 $$$c=\frac{1}{2}$$$ 和 $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{2 x - 1}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$：

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

设$$$u=2 x - 1$$$。

则$$$du=\left(2 x - 1\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$ (步骤见»)，并有$$$dx = \frac{du}{2}$$$。

因此，

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

对 $$$c=\frac{1}{2}$$$ 和 $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$：

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

$$$\frac{1}{u}$$$ 的积分为 $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$:

$$- \frac{3 x}{2} - \frac{3 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{4} = - \frac{3 x}{2} - \frac{3 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{4}$$

回忆一下 $$$u=2 x - 1$$$:

$$- \frac{3 x}{2} - \frac{3 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{4} = - \frac{3 x}{2} - \frac{3 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(2 x - 1\right)}}}\right| \right)}}{4}$$

因此，

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

化简：

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

加上积分常数：

$$\int{\frac{3 x^{4}}{- 2 x^{4} + x^{3}} d x} = - \frac{3 \left(2 x + \ln{\left(\left|{2 x - 1}\right| \right)}\right)}{4}+C$$

$$$\int \frac{3 x^{4}}{- 2 x^{4} + x^{3}}\, dx = - \frac{3 \left(2 x + \ln\left(\left|{2 x - 1}\right|\right)\right)}{4} + C$$$A