$$$\left(1 - u^{2}\right)^{2}$$$ 的積分

此計算器將求出 $$$\left(1 - u^{2}\right)^{2}$$$ 的不定積分(原函數),並顯示步驟。

相關計算器: 定積分與廣義積分計算器

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$$$\int \left(1 - u^{2}\right)^{2}\, du$$$

解答

Expand the expression:

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

逐項積分:

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

配合 $$$c=1$$$,應用常數法則 $$$\int c\, du = c u$$$

$$- \int{2 u^{2} d u} + \int{u^{4} d u} + {\color{red}{\int{1 d u}}} = - \int{2 u^{2} d u} + \int{u^{4} d u} + {\color{red}{u}}$$

套用冪次法則 $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$,以 $$$n=4$$$

$$u - \int{2 u^{2} d u} + {\color{red}{\int{u^{4} d u}}}=u - \int{2 u^{2} d u} + {\color{red}{\frac{u^{1 + 4}}{1 + 4}}}=u - \int{2 u^{2} d u} + {\color{red}{\left(\frac{u^{5}}{5}\right)}}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$,使用 $$$c=2$$$$$$f{\left(u \right)} = u^{2}$$$

$$\frac{u^{5}}{5} + u - {\color{red}{\int{2 u^{2} d u}}} = \frac{u^{5}}{5} + u - {\color{red}{\left(2 \int{u^{2} d u}\right)}}$$

套用冪次法則 $$$\int u^{n}\, du = \frac{u^{n + 1}}{n + 1}$$$ $$$\left(n \neq -1 \right)$$$,以 $$$n=2$$$

$$\frac{u^{5}}{5} + u - 2 {\color{red}{\int{u^{2} d u}}}=\frac{u^{5}}{5} + u - 2 {\color{red}{\frac{u^{1 + 2}}{1 + 2}}}=\frac{u^{5}}{5} + u - 2 {\color{red}{\left(\frac{u^{3}}{3}\right)}}$$

因此,

$$\int{\left(1 - u^{2}\right)^{2} d u} = \frac{u^{5}}{5} - \frac{2 u^{3}}{3} + u$$

加上積分常數:

$$\int{\left(1 - u^{2}\right)^{2} d u} = \frac{u^{5}}{5} - \frac{2 u^{3}}{3} + u+C$$

答案

$$$\int \left(1 - u^{2}\right)^{2}\, du = \left(\frac{u^{5}}{5} - \frac{2 u^{3}}{3} + u\right) + C$$$A