微分積分例

$\int x^{2} \sqrt{x - 1} d x$

ステップ 1

$u_{1} = x - 1$ とします。次に $d u_{1} = d x$ 。 $u_{1}$ と $d$ $u_{1}$ を利用して書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.1

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

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.1.1

$x - 1$ を微分します。

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

ステップ 1.1.2

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 1.1.3

$n = 1$ 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 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。

$1 + 0$

ステップ 1.1.5

$1$ と $0$ をたし算します。

$1$

ステップ 1.2

$u_{1}$ と $d u_{1}$ を利用して問題を書き換えます。

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

ステップ 2

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{u_{1}}$ を ${u_{1}}^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

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

ステップ 3

$u_{2} = u_{1} + 1$ とします。次に $d u_{2} = d u_{1}$ 。 $u_{2}$ と $d$ $u_{2}$ を利用して書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1

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

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1.1

$u_{1} + 1$ を微分します。

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

ステップ 3.1.2

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

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

ステップ 3.1.3

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

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

ステップ 3.1.4

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

$1 + 0$

ステップ 3.1.5

$1$ と $0$ をたし算します。

$1$

ステップ 3.2

$u_{2}$ と $d u_{2}$ を利用して問題を書き換えます。

$\int {u_{2}}^{2} {(u_{2} - 1)}^{\frac{1}{2}} d u_{2}$

ステップ 4

$u_{3} = u_{2} - 1$ とします。次に $d u_{3} = d u_{2}$ 。 $u_{3}$ と $d$ $u_{3}$ を利用して書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1

$u_{3} = u_{2} - 1$ とします。 $\frac{d u_{3}}{d u_{2}}$ を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1.1

$u_{2} - 1$ を微分します。

$\frac{d}{d u_{2}} [u_{2} - 1]$

ステップ 4.1.2

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

$\frac{d}{d u_{2}} [u_{2}] + \frac{d}{d u_{2}} [- 1]$

ステップ 4.1.3

$n = 1$ のとき、 $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ は $n {u_{2}}^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$1 + \frac{d}{d u_{2}} [- 1]$

ステップ 4.1.4

$- 1$ は $u_{2}$ について定数なので、 $u_{2}$ について $- 1$ の微分係数は $0$ です。

$1 + 0$

ステップ 4.1.5

$1$ と $0$ をたし算します。

$1$

ステップ 4.2

$u_{3}$ と $d u_{3}$ を利用して問題を書き換えます。

$\int {(u_{3} + 1)}^{2} {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5

簡約します。

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ステップ 5.1

${(u_{3} + 1)}^{2}$ を $(u_{3} + 1) (u_{3} + 1)$ に書き換えます。

$\int (u_{3} + 1) (u_{3} + 1) {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.2

分配則を当てはめます。

$\int (u_{3} (u_{3} + 1) + 1 (u_{3} + 1)) {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.3

分配則を当てはめます。

$\int (u_{3} \cdot u_{3} + u_{3} \cdot 1 + 1 (u_{3} + 1)) {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.4

分配則を当てはめます。

$\int (u_{3} \cdot u_{3} + u_{3} \cdot 1 + 1 u_{3} + 1 \cdot 1) {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.5

分配則を当てはめます。

$\int (u_{3} \cdot u_{3} + u_{3} \cdot 1) {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + (1 u_{3} + 1 \cdot 1) {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.6

分配則を当てはめます。

$\int u_{3} \cdot u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + u_{3} \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + (1 u_{3} + 1 \cdot 1) {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.7

分配則を当てはめます。

$\int u_{3} \cdot u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + u_{3} \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.8

$u_{3}$ と $1$ を並べ替えます。

$\int u_{3} \cdot u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.9

$u_{3}$ を $1$ 乗します。

$\int {u_{3}}^{1} u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.10

$u_{3}$ を $1$ 乗します。

$\int {u_{3}}^{1} {u_{3}}^{1} {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.11

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\int {u_{3}}^{1 + 1} {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.12

$1$ と $1$ をたし算します。

$\int {u_{3}}^{2} {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.13

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\int {u_{3}}^{2 + \frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.14

$2$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$\int {u_{3}}^{2 \cdot \frac{2}{2} + \frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.15

$2$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$\int {u_{3}}^{\frac{2 \cdot 2}{2} + \frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.16

公分母の分子をまとめます。

$\int {u_{3}}^{\frac{2 \cdot 2 + 1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.17

分子を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.17.1

$2$ に $2$ をかけます。

$\int {u_{3}}^{\frac{4 + 1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.17.2

$4$ と $1$ をたし算します。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.18

$u_{3}$ に $1$ をかけます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.19

$u_{3}$ を $1$ 乗します。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{1} {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.20

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{1 + \frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.21

$1$ を公分母をもつ分数で書きます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{2}{2} + \frac{1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.22

公分母の分子をまとめます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{2 + 1}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.23

$2$ と $1$ をたし算します。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 1 u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.24

$u_{3}$ に $1$ をかけます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + u_{3} \cdot {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.25

$u_{3}$ を $1$ 乗します。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{1} {u_{3}}^{\frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.26

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{1 + \frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.27

$1$ を公分母をもつ分数で書きます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{2}{2} + \frac{1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.28

公分母の分子をまとめます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{2 + 1}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.29

$2$ と $1$ をたし算します。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 1 \cdot 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.30

$1$ に $1$ をかけます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + 1 {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.31

${u_{3}}^{\frac{1}{2}}$ に $1$ をかけます。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.32

${u_{3}}^{\frac{3}{2}}$ と ${u_{3}}^{\frac{3}{2}}$ をたし算します。

$\int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 5.33

${u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ と $2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}}$ を並べ替えます。

$\int 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 6

単一積分を複数積分に分割します。

$\int 2 {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 7

$2$ は $u_{3}$ に対して定数なので、 $2$ を積分の外に移動させます。

$2 \int {u_{3}}^{\frac{3}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 8

べき乗則では、 ${u_{3}}^{\frac{3}{2}}$ の $u_{3}$ に関する積分は $\frac{2}{5} {u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ です。

$2 (\frac{2}{5} {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + C) + \int {u_{3}}^{\frac{5}{2}} d u_{3} + \int {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 9

べき乗則では、 ${u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ の $u_{3}$ に関する積分は $\frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}}$ です。

$2 (\frac{2}{5} {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + C) + \frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + C + \int {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 10

$\frac{2}{5}$ と ${u_{3}}^{\frac{5}{2}}$ をまとめます。

$2 (\frac{2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}}}{5} + C) + \frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + C + \int {u_{3}}^{\frac{1}{2}} d u_{3}$

ステップ 11

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

$2 (\frac{2 {u_{3}}^{\frac{5}{2}}}{5} + C) + \frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + C + \frac{2}{3} {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + C$

ステップ 12

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 12.1

簡約します。

$\frac{4 {u_{3}}^{\frac{5}{2}}}{5} + \frac{2 {u_{3}}^{\frac{7}{2}}}{7} + \frac{2}{3} {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + C$

ステップ 12.2

項を並べ替えます。

$\frac{4}{5} {u_{3}}^{\frac{5}{2}} + \frac{2}{7} {u_{3}}^{\frac{7}{2}} + \frac{2}{3} {u_{3}}^{\frac{3}{2}} + C$

ステップ 13

各積分に置換変数を戻し入れます。

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ステップ 13.1

$u_{3}$ のすべての発生を $u_{2} - 1$ で置き換えます。

$\frac{4}{5} {(u_{2} - 1)}^{\frac{5}{2}} + \frac{2}{7} {(u_{2} - 1)}^{\frac{7}{2}} + \frac{2}{3} {(u_{2} - 1)}^{\frac{3}{2}} + C$

ステップ 13.2

$u_{2}$ のすべての発生を $u_{1} + 1$ で置き換えます。

$\frac{4}{5} {(u_{1} + 1 - 1)}^{\frac{5}{2}} + \frac{2}{7} {(u_{1} + 1 - 1)}^{\frac{7}{2}} + \frac{2}{3} {(u_{1} + 1 - 1)}^{\frac{3}{2}} + C$

ステップ 13.3

$u_{1}$ のすべての発生を $x - 1$ で置き換えます。

$\frac{4}{5} {(x - 1 + 1 - 1)}^{\frac{5}{2}} + \frac{2}{7} {(x - 1 + 1 - 1)}^{\frac{7}{2}} + \frac{2}{3} {(x - 1 + 1 - 1)}^{\frac{3}{2}} + C$

微分積分 例

微分積分例