微分積分例

$\int x^{3} \ln (x) d x$

ステップ 1

この積分はu置換を利用して完成できませんでした。Mathwayでは他の方法を利用します。

ステップ 2

$u = \ln (x)$ と $d v = x^{3}$ ならば、公式 $\int u d v = u v - \int v d u$ を利用して部分積分します。

$\ln (x) (\frac{1}{4} x^{4}) - \int \frac{1}{4} x^{4} \frac{1}{x} d x$

ステップ 3

簡約します。

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ステップ 3.1

$\frac{1}{4}$ と $x^{4}$ をまとめます。

$\ln (x) \frac{x^{4}}{4} - \int \frac{1}{4} x^{4} \frac{1}{x} d x$

ステップ 3.2

$\ln (x)$ と $\frac{x^{4}}{4}$ をまとめます。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - \int \frac{1}{4} x^{4} \frac{1}{x} d x$

ステップ 4

$\frac{1}{4}$ は $x$ に対して定数なので、 $\frac{1}{4}$ を積分の外に移動させます。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - (\frac{1}{4} \int x^{4} \frac{1}{x} d x)$

ステップ 5

簡約します。

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ステップ 5.1

$x^{4}$ と $\frac{1}{x}$ をまとめます。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - (\frac{1}{4} \int \frac{x^{4}}{x} d x)$

ステップ 5.2

$x^{4}$ と $x$ の共通因数を約分します。

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ステップ 5.2.1

$x$ を $x^{4}$ で因数分解します。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - (\frac{1}{4} \int \frac{x \cdot x^{3}}{x} d x)$

ステップ 5.2.2

共通因数を約分します。

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ステップ 5.2.2.1

$x$ を $1$ 乗します。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - (\frac{1}{4} \int \frac{x \cdot x^{3}}{x^{1}} d x)$

ステップ 5.2.2.2

$x$ を $x^{1}$ で因数分解します。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - (\frac{1}{4} \int \frac{x \cdot x^{3}}{x \cdot 1} d x)$

ステップ 5.2.2.3

共通因数を約分します。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - (\frac{1}{4} \int \frac{x \cdot x^{3}}{x \cdot 1} d x)$

ステップ 5.2.2.4

式を書き換えます。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - (\frac{1}{4} \int \frac{x^{3}}{1} d x)$

ステップ 5.2.2.5

$x^{3}$ を $1$ で割ります。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - (\frac{1}{4} \int x^{3} d x)$

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - \frac{1}{4} \int x^{3} d x$

ステップ 6

べき乗則では、 $x^{3}$ の $x$ に関する積分は $\frac{1}{4} x^{4}$ です。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - \frac{1}{4} (\frac{1}{4} x^{4} + C)$

ステップ 7

答えを簡約します。

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ステップ 7.1

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - \frac{1}{4} (\frac{1}{4} x^{4} + C)$ を $\frac{1}{4} \ln (x) x^{4} - \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} x^{4} + C$ に書き換えます。

$\frac{1}{4} \ln (x) x^{4} - \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} x^{4} + C$

ステップ 7.2

簡約します。

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ステップ 7.2.1

$\frac{1}{4}$ と $\ln (x)$ をまとめます。

$\frac{\ln (x)}{4} x^{4} - \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} x^{4} + C$

ステップ 7.2.2

$\frac{\ln (x)}{4}$ と $x^{4}$ をまとめます。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - \frac{1}{4} \cdot \frac{1}{4} x^{4} + C$

ステップ 7.2.3

$\frac{1}{4}$ に $\frac{1}{4}$ をかけます。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - \frac{1}{4 \cdot 4} x^{4} + C$

ステップ 7.2.4

$4$ に $4$ をかけます。

$\frac{\ln (x) x^{4}}{4} - \frac{1}{16} x^{4} + C$

$\frac{1}{4} \ln (x) x^{4} - \frac{1}{16} x^{4} + C$

微分積分 例

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