$$$\frac{7}{2 x^{2} - x - 3}$$$ 的積分

求$$$\int \frac{7}{2 x^{2} - x - 3}\, dx$$$。

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=7$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{2 x^{2} - x - 3}$$$：

$${\color{red}{\int{\frac{7}{2 x^{2} - x - 3} d x}}} = {\color{red}{\left(7 \int{\frac{1}{2 x^{2} - x - 3} d x}\right)}}$$

進行部分分式分解（步驟可見 »）:

$$7 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 x^{2} - x - 3} d x}}} = 7 {\color{red}{\int{\left(\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} - \frac{1}{5 \left(x + 1\right)}\right)d x}}}$$

逐項積分：

$$7 {\color{red}{\int{\left(\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} - \frac{1}{5 \left(x + 1\right)}\right)d x}}} = 7 {\color{red}{\left(- \int{\frac{1}{5 \left(x + 1\right)} d x} + \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x}\right)}}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=\frac{1}{5}$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{x + 1}$$$：

$$7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - 7 {\color{red}{\int{\frac{1}{5 \left(x + 1\right)} d x}}} = 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - 7 {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{x + 1} d x}}{5}\right)}}$$

令 $$$u=x + 1$$$。

則 $$$du=\left(x + 1\right)^{\prime }dx = 1 dx$$$ (步驟見»)，並可得 $$$dx = du$$$。

因此，

$$7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - \frac{7 {\color{red}{\int{\frac{1}{x + 1} d x}}}}{5} = 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - \frac{7 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{5}$$

$$$\frac{1}{u}$$$ 的積分是 $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$：

$$7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - \frac{7 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{5} = 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} - \frac{7 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{5}$$

回顧一下 $$$u=x + 1$$$：

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{5} + 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(x + 1\right)}}}\right| \right)}}{5} + 7 \int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x}$$

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(x \right)}\, dx = c \int f{\left(x \right)}\, dx$$$，使用 $$$c=\frac{2}{5}$$$ 與 $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{2 x - 3}$$$：

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + 7 {\color{red}{\int{\frac{2}{5 \left(2 x - 3\right)} d x}}} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + 7 {\color{red}{\left(\frac{2 \int{\frac{1}{2 x - 3} d x}}{5}\right)}}$$

令 $$$u=2 x - 3$$$。

則 $$$du=\left(2 x - 3\right)^{\prime }dx = 2 dx$$$ (步驟見»)，並可得 $$$dx = \frac{du}{2}$$$。

該積分可改寫為

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{14 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 x - 3} d x}}}}{5} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{14 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 u} d u}}}}{5}$$

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 $$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u}$$$：

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{14 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 u} d u}}}}{5} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{14 {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u} d u}}{2}\right)}}}{5}$$

$$$\frac{1}{u}$$$ 的積分是 $$$\int{\frac{1}{u} d u} = \ln{\left(\left|{u}\right| \right)}$$$：

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 {\color{red}{\int{\frac{1}{u} d u}}}}{5} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 {\color{red}{\ln{\left(\left|{u}\right| \right)}}}}{5}$$

回顧一下 $$$u=2 x - 3$$$：

$$- \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{5} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(2 x - 3\right)}}}\right| \right)}}{5}$$

因此，

$$\int{\frac{7}{2 x^{2} - x - 3} d x} = - \frac{7 \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)}}{5} + \frac{7 \ln{\left(\left|{2 x - 3}\right| \right)}}{5}$$

化簡：

$$\int{\frac{7}{2 x^{2} - x - 3} d x} = \frac{7 \left(- \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{2 x - 3}\right| \right)}\right)}{5}$$

加上積分常數：

$$\int{\frac{7}{2 x^{2} - x - 3} d x} = \frac{7 \left(- \ln{\left(\left|{x + 1}\right| \right)} + \ln{\left(\left|{2 x - 3}\right| \right)}\right)}{5}+C$$

$$$\int \frac{7}{2 x^{2} - x - 3}\, dx = \frac{7 \left(- \ln\left(\left|{x + 1}\right|\right) + \ln\left(\left|{2 x - 3}\right|\right)\right)}{5} + C$$$A