$$$\ln\left(u + v\right)$$$$$$u$$$ 的積分

此計算器會求出 $$$\ln\left(u + v\right)$$$$$$u$$$ 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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$$$\int \ln\left(u + v\right)\, du$$$

解答

$$$w=u + v$$$

$$$dw=\left(u + v\right)^{\prime }du = 1 du$$$ (步驟見»),並可得 $$$du = dw$$$

因此,

$${\color{red}{\int{\ln{\left(u + v \right)} d u}}} = {\color{red}{\int{\ln{\left(w \right)} d w}}}$$

對於積分 $$$\int{\ln{\left(w \right)} d w}$$$,使用分部積分法 $$$\int \operatorname{z} \operatorname{dl} = \operatorname{z}\operatorname{l} - \int \operatorname{l} \operatorname{dz}$$$

$$$\operatorname{z}=\ln{\left(w \right)}$$$$$$\operatorname{dl}=dw$$$

$$$\operatorname{dz}=\left(\ln{\left(w \right)}\right)^{\prime }dw=\frac{dw}{w}$$$(步驟見 »),且 $$$\operatorname{l}=\int{1 d w}=w$$$(步驟見 »)。

該積分變為

$${\color{red}{\int{\ln{\left(w \right)} d w}}}={\color{red}{\left(\ln{\left(w \right)} \cdot w-\int{w \cdot \frac{1}{w} d w}\right)}}={\color{red}{\left(w \ln{\left(w \right)} - \int{1 d w}\right)}}$$

配合 $$$c=1$$$,應用常數法則 $$$\int c\, dw = c w$$$

$$w \ln{\left(w \right)} - {\color{red}{\int{1 d w}}} = w \ln{\left(w \right)} - {\color{red}{w}}$$

回顧一下 $$$w=u + v$$$

$$- {\color{red}{w}} + {\color{red}{w}} \ln{\left({\color{red}{w}} \right)} = - {\color{red}{\left(u + v\right)}} + {\color{red}{\left(u + v\right)}} \ln{\left({\color{red}{\left(u + v\right)}} \right)}$$

因此,

$$\int{\ln{\left(u + v \right)} d u} = - u - v + \left(u + v\right) \ln{\left(u + v \right)}$$

化簡:

$$\int{\ln{\left(u + v \right)} d u} = \left(u + v\right) \left(\ln{\left(u + v \right)} - 1\right)$$

加上積分常數:

$$\int{\ln{\left(u + v \right)} d u} = \left(u + v\right) \left(\ln{\left(u + v \right)} - 1\right)+C$$

答案

$$$\int \ln\left(u + v\right)\, du = \left(u + v\right) \left(\ln\left(u + v\right) - 1\right) + C$$$A