微分積分例

$\int \frac{x^{3} + x}{x + 1} d x$

ステップ 1

$x^{3} + x$ を $x + 1$ で割ります。

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ステップ 1.1

多項式を分割します。すべての指数に項がない場合、 $0$ の値の項を挿入します。

$x$

$1$

$x^{3}$

$0 x^{2}$

$x$

$0$

ステップ 1.2

被除数 $x^{3}$ の最高次項を除数 $x$ の最高次項で割ります。

					$x^{2}$
	$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$

ステップ 1.3

新しい商の項に除数を掛けます。

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			+	$x^{3}$	+	$x^{2}$

ステップ 1.4

式は被除数から引く必要があるので、 $x^{3} + x^{2}$ の符号をすべて変更します。

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$

ステップ 1.5

記号を変更した後、乗算多項式から最後の被除数を加えて新しい被除数を求めます。

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$

ステップ 1.6

元の被除数から次の項を現在の被除数に引き下げます。

				$x^{2}$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$

ステップ 1.7

被除数 $- x^{2}$ の最高次項を除数 $x$ の最高次項で割ります。

				$x^{2}$	-	$x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$

ステップ 1.8

新しい商の項に除数を掛けます。

				$x^{2}$	-	$x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$
					-	$x^{2}$	-	$x$

ステップ 1.9

式は被除数から引く必要があるので、 $- x^{2} - x$ の符号をすべて変更します。

				$x^{2}$	-	$x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$
					+	$x^{2}$	+	$x$

ステップ 1.10

記号を変更した後、乗算多項式から最後の被除数を加えて新しい被除数を求めます。

				$x^{2}$	-	$x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$
					+	$x^{2}$	+	$x$
							+	$2 x$

ステップ 1.11

元の被除数から次の項を現在の被除数に引き下げます。

				$x^{2}$	-	$x$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$
					+	$x^{2}$	+	$x$
							+	$2 x$	+	$0$

ステップ 1.12

被除数 $2 x$ の最高次項を除数 $x$ の最高次項で割ります。

				$x^{2}$	-	$x$	+	$2$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$
					+	$x^{2}$	+	$x$
							+	$2 x$	+	$0$

ステップ 1.13

新しい商の項に除数を掛けます。

				$x^{2}$	-	$x$	+	$2$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$
					+	$x^{2}$	+	$x$
							+	$2 x$	+	$0$
							+	$2 x$	+	$2$

ステップ 1.14

式は被除数から引く必要があるので、 $2 x + 2$ の符号をすべて変更します。

				$x^{2}$	-	$x$	+	$2$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$
					+	$x^{2}$	+	$x$
							+	$2 x$	+	$0$
							-	$2 x$	-	$2$

ステップ 1.15

記号を変更した後、乗算多項式から最後の被除数を加えて新しい被除数を求めます。

				$x^{2}$	-	$x$	+	$2$
$x$	+	$1$		$x^{3}$	+	$0 x^{2}$	+	$x$	+	$0$
			-	$x^{3}$	-	$x^{2}$
					-	$x^{2}$	+	$x$
					+	$x^{2}$	+	$x$
							+	$2 x$	+	$0$
							-	$2 x$	-	$2$
									-	$2$

ステップ 1.16

最終的な答えは商と除数の余りを足したものです。

$\int x^{2} - x + 2 - \frac{2}{x + 1} d x$

ステップ 2

単一積分を複数積分に分割します。

$\int x^{2} d x + \int - x d x + \int 2 d x + \int - \frac{2}{x + 1} d x$

ステップ 3

べき乗則では、 $x^{2}$ の $x$ に関する積分は $\frac{1}{3} x^{3}$ です。

$\frac{1}{3} x^{3} + C + \int - x d x + \int 2 d x + \int - \frac{2}{x + 1} d x$

ステップ 4

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $- 1$ を積分の外に移動させます。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - \int x d x + \int 2 d x + \int - \frac{2}{x + 1} d x$

ステップ 5

べき乗則では、 $x$ の $x$ に関する積分は $\frac{1}{2} x^{2}$ です。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - (\frac{1}{2} x^{2} + C) + \int 2 d x + \int - \frac{2}{x + 1} d x$

ステップ 6

定数の法則を当てはめます。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - (\frac{1}{2} x^{2} + C) + 2 x + C + \int - \frac{2}{x + 1} d x$

ステップ 7

$\frac{1}{2}$ と $x^{2}$ をまとめます。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - (\frac{x^{2}}{2} + C) + 2 x + C + \int - \frac{2}{x + 1} d x$

ステップ 8

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $- 1$ を積分の外に移動させます。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - (\frac{x^{2}}{2} + C) + 2 x + C - \int \frac{2}{x + 1} d x$

ステップ 9

$2$ は $x$ に対して定数なので、 $2$ を積分の外に移動させます。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - (\frac{x^{2}}{2} + C) + 2 x + C - (2 \int \frac{1}{x + 1} d x)$

ステップ 10

$2$ に $- 1$ をかけます。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - (\frac{x^{2}}{2} + C) + 2 x + C - 2 \int \frac{1}{x + 1} d x$

ステップ 11

$u = x + 1$ とします。次に $d u = d x$ 。 $u$ と $d$ $u$ を利用して書き換えます。

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ステップ 11.1

$u = x + 1$ とします。 $\frac{d u}{d x}$ を求めます。

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ステップ 11.1.1

$x + 1$ を微分します。

$\frac{d}{d x} [x + 1]$

ステップ 11.1.2

総和則では、 $x + 1$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$ です。

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$

ステップ 11.1.3

$n = 1$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$1 + \frac{d}{d x} [1]$

ステップ 11.1.4

$1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $1$ の微分係数は $0$ です。

$1 + 0$

ステップ 11.1.5

$1$ と $0$ をたし算します。

$1$

ステップ 11.2

$u$ と $d u$ を利用して問題を書き換えます。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - (\frac{x^{2}}{2} + C) + 2 x + C - 2 \int \frac{1}{u} d u$

ステップ 12

$\frac{1}{u}$ の $u$ に関する積分は $\ln (| u |)$ です。

$\frac{1}{3} x^{3} + C - (\frac{x^{2}}{2} + C) + 2 x + C - 2 (\ln (| u |) + C)$

ステップ 13

簡約します。

$\frac{1}{3} x^{3} - \frac{1}{2} x^{2} + 2 x - 2 \ln (| u |) + C$

ステップ 14

$u$ のすべての発生を $x + 1$ で置き換えます。

$\frac{1}{3} x^{3} - \frac{1}{2} x^{2} + 2 x - 2 \ln (| x + 1 |) + C$

微分積分 例

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