$$$\ln\left(\frac{1}{1 - x}\right)$$$ 的積分

求$$$\int \left(- \ln\left(1 - x\right)\right)\, dx$$$。

已將輸入重寫為：$$$\int{\ln{\left(\frac{1}{1 - x} \right)} d x}=\int{\left(- \ln{\left(1 - x \right)}\right)d x}$$$。

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

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

令 $$$u=1 - x$$$。

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

該積分可改寫為

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

套用常數倍法則 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$，使用 $$$c=-1$$$ 與 $$$f{\left(u \right)} = \ln{\left(u \right)}$$$：

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

對於積分 $$$\int{\ln{\left(u \right)} d u}$$$，使用分部積分法 $$$\int \operatorname{\kappa} \operatorname{dv} = \operatorname{\kappa}\operatorname{v} - \int \operatorname{v} \operatorname{d\kappa}$$$。

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

則 $$$\operatorname{d\kappa}=\left(\ln{\left(u \right)}\right)^{\prime }du=\frac{du}{u}$$$（步驟見 »），且 $$$\operatorname{v}=\int{1 d u}=u$$$（步驟見 »）。

因此，

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

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

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

回顧一下 $$$u=1 - x$$$：

$$- {\color{red}{u}} + {\color{red}{u}} \ln{\left({\color{red}{u}} \right)} = - {\color{red}{\left(1 - x\right)}} + {\color{red}{\left(1 - x\right)}} \ln{\left({\color{red}{\left(1 - x\right)}} \right)}$$

因此，

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

化簡：

$$\int{\left(- \ln{\left(1 - x \right)}\right)d x} = x - \left(x - 1\right) \ln{\left(1 - x \right)} - 1$$

加上積分常數（並從表達式中移除常數項）：

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

$$$\int \left(- \ln\left(1 - x\right)\right)\, dx = \left(x - \left(x - 1\right) \ln\left(1 - x\right)\right) + C$$$A