$$$- 21 x - 3 \ln\left(- x\right)$$$ 的积分

求$$$\int \left(- 21 x - 3 \ln\left(- x\right)\right)\, dx$$$。

逐项积分：

$${\color{red}{\int{\left(- 21 x - 3 \ln{\left(- x \right)}\right)d x}}} = {\color{red}{\left(- \int{21 x d x} - \int{3 \ln{\left(- x \right)} d x}\right)}}$$

对 $$$c=21$$$ 和 $$$f{\left(x \right)} = x$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$：

$$- \int{3 \ln{\left(- x \right)} d x} - {\color{red}{\int{21 x d x}}} = - \int{3 \ln{\left(- x \right)} d x} - {\color{red}{\left(21 \int{x d x}\right)}}$$

应用幂法则 $$$\int x^{n}\, dx = \frac{x^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$，其中 $$$n=1$$$：

$$- \int{3 \ln{\left(- x \right)} d x} - 21 {\color{red}{\int{x d x}}}=- \int{3 \ln{\left(- x \right)} d x} - 21 {\color{red}{\frac{x^{1 + 1}}{1 + 1}}}=- \int{3 \ln{\left(- x \right)} d x} - 21 {\color{red}{\left(\frac{x^{2}}{2}\right)}}$$

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

$$- \frac{21 x^{2}}{2} - {\color{red}{\int{3 \ln{\left(- x \right)} d x}}} = - \frac{21 x^{2}}{2} - {\color{red}{\left(3 \int{\ln{\left(- x \right)} d x}\right)}}$$

设$$$u=- x$$$。

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

所以，

$$- \frac{21 x^{2}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\ln{\left(- x \right)} d x}}} = - \frac{21 x^{2}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\left(- \ln{\left(u \right)}\right)d u}}}$$

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

$$- \frac{21 x^{2}}{2} - 3 {\color{red}{\int{\left(- \ln{\left(u \right)}\right)d u}}} = - \frac{21 x^{2}}{2} - 3 {\color{red}{\left(- \int{\ln{\left(u \right)} d u}\right)}}$$

对于积分$$$\int{\ln{\left(u \right)} d u}$$$，使用分部积分法$$$\int \operatorname{\kappa} \operatorname{dv} = \operatorname{\kappa}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{d\kappa}$$$。

设 $$$\operatorname{\kappa}=\ln{\left(u \right)}$$$ 和 $$$\operatorname{dv}=du$$$。

则 $$$\operatorname{d\kappa}=\left(\ln{\left(u \right)}\right)^{\prime }du=\frac{du}{u}$$$ (步骤见 »)，并且 $$$\operatorname{v}=\int{1 d u}=u$$$ (步骤见 »)。

该积分可以改写为

$$- \frac{21 x^{2}}{2} + 3 {\color{red}{\int{\ln{\left(u \right)} d u}}}=- \frac{21 x^{2}}{2} + 3 {\color{red}{\left(\ln{\left(u \right)} \cdot u-\int{u \cdot \frac{1}{u} d u}\right)}}=- \frac{21 x^{2}}{2} + 3 {\color{red}{\left(u \ln{\left(u \right)} - \int{1 d u}\right)}}$$

应用常数法则 $$$\int c\, du = c u$$$，使用 $$$c=1$$$：

$$3 u \ln{\left(u \right)} - \frac{21 x^{2}}{2} - 3 {\color{red}{\int{1 d u}}} = 3 u \ln{\left(u \right)} - \frac{21 x^{2}}{2} - 3 {\color{red}{u}}$$

回忆一下 $$$u=- x$$$:

$$- \frac{21 x^{2}}{2} - 3 {\color{red}{u}} + 3 {\color{red}{u}} \ln{\left({\color{red}{u}} \right)} = - \frac{21 x^{2}}{2} - 3 {\color{red}{\left(- x\right)}} + 3 {\color{red}{\left(- x\right)}} \ln{\left({\color{red}{\left(- x\right)}} \right)}$$

因此，

$$\int{\left(- 21 x - 3 \ln{\left(- x \right)}\right)d x} = - \frac{21 x^{2}}{2} - 3 x \ln{\left(- x \right)} + 3 x$$

化简：

$$\int{\left(- 21 x - 3 \ln{\left(- x \right)}\right)d x} = \frac{3 x \left(- 7 x - 2 \ln{\left(- x \right)} + 2\right)}{2}$$

加上积分常数：

$$\int{\left(- 21 x - 3 \ln{\left(- x \right)}\right)d x} = \frac{3 x \left(- 7 x - 2 \ln{\left(- x \right)} + 2\right)}{2}+C$$

$$$\int \left(- 21 x - 3 \ln\left(- x\right)\right)\, dx = \frac{3 x \left(- 7 x - 2 \ln\left(- x\right) + 2\right)}{2} + C$$$A