$$$\frac{1}{s \left(s^{2} - 1\right)}$$$ 的積分
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求$$$\int \frac{1}{s \left(s^{2} - 1\right)}\, ds$$$。
解答
令 $$$u=s^{2} - 1$$$。
則 $$$du=\left(s^{2} - 1\right)^{\prime }ds = 2 s ds$$$ (步驟見»)，並可得 $$$s ds = \frac{du}{2}$$$。
該積分變為
$${\color{red}{\int{\frac{1}{s \left(s^{2} - 1\right)} d s}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{2 u \left(u + 1\right)} d u}}}$$
套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$，使用 $$$c=\frac{1}{2}$$$ 與 $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u \left(u + 1\right)}$$$：
$${\color{red}{\int{\frac{1}{2 u \left(u + 1\right)} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u \left(u + 1\right)} d u}}{2}\right)}}$$
進行部分分式分解（步驟可見 »）:
$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u \left(u + 1\right)} d u}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{u + 1} + \frac{1}{u}\right)d u}}}}{2}$$
逐項積分：
$$\frac{{\color{red}{\int{\left(- \frac{1}{u + 1} + \frac{1}{u}\right)d u}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\left(\int{\frac{1}{u} d u} - \int{\frac{1}{u + 1} d u}\right)}}}{2}$$
$$$\frac{1}{u}$$$ 的積分是 $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$：
$$- \frac{\int{\frac{1}{u + 1} d u}}{2} + \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{2} = - \frac{\int{\frac{1}{u + 1} d u}}{2} + \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{2}$$
令 $$$v=u + 1$$$。
則 $$$dv=\left(u + 1\right)^{\prime }du = 1 du$$$ (步驟見»)，並可得 $$$du = dv$$$。
所以，
$$\frac{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u + 1} d u}}}}{2} = \frac{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}}}{2}$$
$$$\frac{1}{v}$$$ 的積分是 $$$\int{\frac{1}{v} d v} = \ln{\left(\left|{v}\right| \right)}$$$：
$$\frac{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{v} d v}}}}{2} = \frac{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}{2} - \frac{{\color{red}{\ln{\left(\left|{v}\right| \right)}}}}{2}$$
回顧一下 $$$v=u + 1$$$：
$$\frac{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}{2} - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{v}}}\right| \right)}}{2} = \frac{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}{2} - \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(u + 1\right)}}}\right| \right)}}{2}$$
回顧一下 $$$u=s^{2} - 1$$$：
$$- \frac{\ln{\left(\left|{1 + {\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2} + \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2} = - \frac{\ln{\left(\left|{1 + {\color{red}{\left(s^{2} - 1\right)}}}\right| \right)}}{2} + \frac{\ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(s^{2} - 1\right)}}}\right| \right)}}{2}$$
因此，
$$\int{\frac{1}{s \left(s^{2} - 1\right)} d s} = - \frac{\ln{\left(s^{2} \right)}}{2} + \frac{\ln{\left(\left|{s^{2} - 1}\right| \right)}}{2}$$
化簡：
$$\int{\frac{1}{s \left(s^{2} - 1\right)} d s} = - \ln{\left(s \right)} + \frac{\ln{\left(\left|{s^{2} - 1}\right| \right)}}{2}$$
加上積分常數：
$$\int{\frac{1}{s \left(s^{2} - 1\right)} d s} = - \ln{\left(s \right)} + \frac{\ln{\left(\left|{s^{2} - 1}\right| \right)}}{2}+C$$
答案
$$$\int \frac{1}{s \left(s^{2} - 1\right)}\, ds = \left(- \ln\left(s\right) + \frac{\ln\left(\left|{s^{2} - 1}\right|\right)}{2}\right) + C$$$A