微分積分例

$\int x {(x^{2} + 1)}^{2} d x$

ステップ 1

$u = x^{2} + 1$ とします。次に $d u = 2 x d x$ すると、 $\frac{1}{2} d u = x d x$ です。 $u$ と $d$ $u$ を利用して書き換えます。

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ステップ 1.1

$u = x^{2} + 1$ とします。 $\frac{d u}{d x}$ を求めます。

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ステップ 1.1.1

$x^{2} + 1$ を微分します。

$\frac{d}{d x} [x^{2} + 1]$

ステップ 1.1.2

総和則では、 $x^{2} + 1$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ です。

$\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$

ステップ 1.1.3

$n = 2$ 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。

$2 x + \frac{d}{d x} [1]$

ステップ 1.1.4

$1$ 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。

$2 x + 0$

ステップ 1.1.5

$2 x$ と $0$ をたし算します。

$2 x$

ステップ 1.2

$u$ と $d u$ を利用して問題を書き換えます。

$\int u^{2} \frac{1}{2} d u$

ステップ 2

$u^{2}$ と $\frac{1}{2}$ をまとめます。

$\int \frac{u^{2}}{2} d u$

ステップ 3

$\frac{1}{2}$ は $u$ に対して定数なので、 $\frac{1}{2}$ を積分の外に移動させます。

$\frac{1}{2} \int u^{2} d u$

ステップ 4

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

$\frac{1}{2} (\frac{1}{3} u^{3} + C)$

ステップ 5

簡約します。

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ステップ 5.1

$\frac{1}{2} (\frac{1}{3} u^{3} + C)$ を $\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{3} u^{3} + C$ に書き換えます。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{3} u^{3} + C$

ステップ 5.2

$\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{3} u^{3} + C$ を $\frac{1}{6} u^{3} + C$ に書き換えます。

$\frac{1}{6} u^{3} + C$

ステップ 6

$u$ のすべての発生を $x^{2} + 1$ で置き換えます。

$\frac{1}{6} {(x^{2} + 1)}^{3} + C$

微分積分 例