$$$\frac{z}{z - \frac{3}{2}}$$$ 的積分

求$$$\int \frac{z}{z - \frac{3}{2}}\, dz$$$。

Simplify:

$${\color{red}{\int{\frac{z}{z - \frac{3}{2}} d z}}} = {\color{red}{\int{\frac{2 z}{2 z - 3} d z}}}$$

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

$${\color{red}{\int{\frac{2 z}{2 z - 3} d z}}} = {\color{red}{\left(2 \int{\frac{z}{2 z - 3} d z}\right)}}$$

將被積函數的分子改寫為 $$$z=\frac{1}{2}\left(2 z - 3\right)+\frac{3}{2}$$$，並將分式拆分:

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

逐項積分：

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

配合 $$$c=\frac{1}{2}$$$，應用常數法則 $$$\int c\, dz = c z$$$：

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

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

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

令 $$$u=2 z - 3$$$。

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

該積分可改寫為

$$z + 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 z - 3} d z}}} = z + 3 {\color{red}{\int{\frac{1}{2 u} d u}}}$$

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

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

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

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

回顧一下 $$$u=2 z - 3$$$：

$$z + \frac{3 \ln{\left(\left|{{\color{red}{u}}}\right| \right)}}{2} = z + \frac{3 \ln{\left(\left|{{\color{red}{\left(2 z - 3\right)}}}\right| \right)}}{2}$$

因此，

$$\int{\frac{z}{z - \frac{3}{2}} d z} = z + \frac{3 \ln{\left(\left|{2 z - 3}\right| \right)}}{2}$$

加上積分常數：

$$\int{\frac{z}{z - \frac{3}{2}} d z} = z + \frac{3 \ln{\left(\left|{2 z - 3}\right| \right)}}{2}+C$$

$$$\int \frac{z}{z - \frac{3}{2}}\, dz = \left(z + \frac{3 \ln\left(\left|{2 z - 3}\right|\right)}{2}\right) + C$$$A