미적분 예제

$\int x (x + 2) (4 x - 1) d x$

단계 1

먼저 $u = 4 x - 1$ 로 정의합니다. 그러면 $d u = 4 d x$ 이므로 $\frac{1}{4} d u = d x$ 가 됩니다. 이 식을 $u$ 와 $d$ $u$ 를 이용하여 다시 씁니다.

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단계 1.1

$u = 4 x - 1$ 로 둡니다. $\frac{d u}{d x}$ 를 구합니다.

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단계 1.1.1

$4 x - 1$ 를 미분합니다.

$\frac{d}{d x} [4 x - 1]$

단계 1.1.2

합의 법칙에 의해 $4 x - 1$ 를 $x$ 에 대해 미분하면 $\frac{d}{d x} [4 x] + \frac{d}{d x} [- 1]$ 가 됩니다.

$\frac{d}{d x} [4 x] + \frac{d}{d x} [- 1]$

단계 1.1.3

$\frac{d}{d x} [4 x]$ 의 값을 구합니다.

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단계 1.1.3.1

$4$ 은 $x$ 에 대해 일정하므로 $x$ 에 대한 $4 x$ 의 미분은 $4 \frac{d}{d x} [x]$ 입니다.

$4 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]$

단계 1.1.3.2

$n = 1$ 일 때 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 는 $n x^{n - 1}$ 이라는 멱의 법칙을 이용하여 미분합니다.

$4 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 1]$

단계 1.1.3.3

$4$ 에 $1$ 을 곱합니다.

$4 + \frac{d}{d x} [- 1]$

단계 1.1.4

상수의 미분 법칙을 이용하여 미분합니다.

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단계 1.1.4.1

$- 1$ 이 $x$ 에 대해 일정하므로, $- 1$ 를 $x$ 에 대해 미분하면 $- 1$ 입니다.

$4 + 0$

단계 1.1.4.2

$4$ 를 $0$ 에 더합니다.

$4$

단계 1.2

$u$ 와 $d u$ 를 사용해 문제를 바꿔 씁니다.

$\int (\frac{u}{4} + \frac{1}{4}) (\frac{u}{4} + \frac{1}{4} + 2) u \frac{1}{4} d u$

단계 2

간단히 합니다.

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단계 2.1

공통 분모를 가지는 분수로 $2$ 을 표현하기 위해 $\frac{4}{4}$ 을 곱합니다.

$\int (\frac{u}{4} + \frac{1}{4}) (\frac{u}{4} + \frac{1}{4} + 2 \cdot \frac{4}{4}) u \frac{1}{4} d u$

단계 2.2

$2$ 와 $\frac{4}{4}$ 을 묶습니다.

$\int (\frac{u}{4} + \frac{1}{4}) (\frac{u}{4} + \frac{1}{4} + \frac{2 \cdot 4}{4}) u \frac{1}{4} d u$

단계 2.3

공통분모를 가진 분자끼리 묶습니다.

$\int (\frac{u}{4} + \frac{1}{4}) (\frac{u}{4} + \frac{1 + 2 \cdot 4}{4}) u \frac{1}{4} d u$

단계 2.4

분자를 간단히 합니다.

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단계 2.4.1

$2$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int (\frac{u}{4} + \frac{1}{4}) (\frac{u}{4} + \frac{1 + 8}{4}) u \frac{1}{4} d u$

단계 2.4.2

$1$ 를 $8$ 에 더합니다.

$\int (\frac{u}{4} + \frac{1}{4}) (\frac{u}{4} + \frac{9}{4}) u \frac{1}{4} d u$

단계 2.5

$\frac{1}{4}$ 와 $u$ 을 묶습니다.

$\int (\frac{u}{4} + \frac{1}{4}) (\frac{u}{4} + \frac{9}{4}) \frac{u}{4} d u$

단계 3

간단히 합니다.

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단계 3.1

분배 법칙을 적용합니다.

$\int (\frac{u}{4} (\frac{u}{4} + \frac{9}{4}) + \frac{1}{4} (\frac{u}{4} + \frac{9}{4})) \frac{u}{4} d u$

단계 3.2

분배 법칙을 적용합니다.

$\int (\frac{u}{4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} + \frac{1}{4} (\frac{u}{4} + \frac{9}{4})) \frac{u}{4} d u$

단계 3.3

분배 법칙을 적용합니다.

$\int (\frac{u}{4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4}) \frac{u}{4} d u$

단계 3.4

분배 법칙을 적용합니다.

$\int (\frac{u}{4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4}) \frac{u}{4} + (\frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4}) \frac{u}{4} d u$

단계 3.5

분배 법칙을 적용합니다.

$\int \frac{u}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + (\frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4}) \frac{u}{4} d u$

단계 3.6

분배 법칙을 적용합니다.

$\int \frac{u}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.7

$\frac{u}{4}$ 에 $\frac{u}{4}$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u \cdot u}{4 \cdot 4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.8

$u$ 를 $1$ 승 합니다.

$\int \frac{u^{1} u}{4 \cdot 4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.9

$u$ 를 $1$ 승 합니다.

$\int \frac{u^{1} u^{1}}{4 \cdot 4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.10

지수 법칙 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 을 이용하여 지수를 합칩니다.

$\int \frac{u^{1 + 1}}{4 \cdot 4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.11

$1$ 를 $1$ 에 더합니다.

$\int \frac{u^{2}}{4 \cdot 4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.12

$4$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{2}}{16} \cdot \frac{u}{4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.13

$\frac{u^{2}}{16}$ 에 $\frac{u}{4}$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{2} u}{16 \cdot 4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.14

$u$ 를 $1$ 승 합니다.

$\int \frac{u^{2} u^{1}}{16 \cdot 4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.15

지수 법칙 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 을 이용하여 지수를 합칩니다.

$\int \frac{u^{2 + 1}}{16 \cdot 4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.16

$2$ 를 $1$ 에 더합니다.

$\int \frac{u^{3}}{16 \cdot 4} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.17

$16$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.18

$\frac{u}{4}$ 에 $\frac{9}{4}$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9}{4 \cdot 4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.19

$4$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9}{16} \cdot \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.20

$\frac{u \cdot 9}{16}$ 에 $\frac{u}{4}$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{16 \cdot 4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.21

$16$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{1}{4} \cdot \frac{u}{4} \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.22

$\frac{1}{4}$ 에 $\frac{u}{4}$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u}{4 \cdot 4} \cdot \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.23

$4$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u}{16} \cdot \frac{u}{4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.24

$\frac{u}{16}$ 에 $\frac{u}{4}$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u \cdot u}{16 \cdot 4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.25

$u$ 를 $1$ 승 합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{1} u}{16 \cdot 4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.26

$u$ 를 $1$ 승 합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{1} u^{1}}{16 \cdot 4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.27

지수 법칙 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 을 이용하여 지수를 합칩니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{1 + 1}}{16 \cdot 4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.28

$1$ 를 $1$ 에 더합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{2}}{16 \cdot 4} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.29

$16$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{1}{4} \cdot \frac{9}{4} \frac{u}{4} d u$

단계 3.30

$\frac{1}{4}$ 에 $\frac{9}{4}$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9}{4 \cdot 4} \cdot \frac{u}{4} d u$

단계 3.31

$4$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9}{16} \cdot \frac{u}{4} d u$

단계 3.32

$\frac{9}{16}$ 에 $\frac{u}{4}$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9 u}{16 \cdot 4} d u$

단계 3.33

$16$ 에 $4$ 을 곱합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{u \cdot 9 u}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9 u}{64} d u$

단계 4

간단히 합니다.

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단계 4.1

$u$ 의 왼쪽으로 $9$ 이동하기

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{9 \cdot u \cdot u}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9 u}{64} d u$

단계 4.2

$u$ 를 $1$ 승 합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{9 (u^{1} u)}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9 u}{64} d u$

단계 4.3

$u$ 를 $1$ 승 합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{9 (u^{1} u^{1})}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9 u}{64} d u$

단계 4.4

지수 법칙 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 을 이용하여 지수를 합칩니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{9 u^{1 + 1}}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9 u}{64} d u$

단계 4.5

$1$ 를 $1$ 에 더합니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} + \frac{9 u^{2}}{64} + \frac{u^{2}}{64} + \frac{9 u}{64} d u$

단계 5

하나의 적분을 여러 개의 적분으로 나눕니다.

$\int \frac{u^{3}}{64} d u + \int \frac{9 u^{2}}{64} d u + \int \frac{u^{2}}{64} d u + \int \frac{9 u}{64} d u$

단계 6

$\frac{1}{64}$ 은 $u$ 에 대해 상수이므로, $\frac{1}{64}$ 를 적분 밖으로 빼냅니다.

$\frac{1}{64} \int u^{3} d u + \int \frac{9 u^{2}}{64} d u + \int \frac{u^{2}}{64} d u + \int \frac{9 u}{64} d u$

단계 7

멱의 법칙에 의해 $u^{3}$ 를 $u$ 에 대해 적분하면 $\frac{1}{4} u^{4}$ 가 됩니다.

$\frac{1}{64} (\frac{1}{4} u^{4} + C) + \int \frac{9 u^{2}}{64} d u + \int \frac{u^{2}}{64} d u + \int \frac{9 u}{64} d u$

단계 8

$\frac{9}{64}$ 은 $u$ 에 대해 상수이므로, $\frac{9}{64}$ 를 적분 밖으로 빼냅니다.

$\frac{1}{64} (\frac{1}{4} u^{4} + C) + \frac{9}{64} \int u^{2} d u + \int \frac{u^{2}}{64} d u + \int \frac{9 u}{64} d u$

단계 9

멱의 법칙에 의해 $u^{2}$ 를 $u$ 에 대해 적분하면 $\frac{1}{3} u^{3}$ 가 됩니다.

$\frac{1}{64} (\frac{1}{4} u^{4} + C) + \frac{9}{64} (\frac{1}{3} u^{3} + C) + \int \frac{u^{2}}{64} d u + \int \frac{9 u}{64} d u$

단계 10

$\frac{1}{64}$ 은 $u$ 에 대해 상수이므로, $\frac{1}{64}$ 를 적분 밖으로 빼냅니다.

$\frac{1}{64} (\frac{1}{4} u^{4} + C) + \frac{9}{64} (\frac{1}{3} u^{3} + C) + \frac{1}{64} \int u^{2} d u + \int \frac{9 u}{64} d u$

단계 11

멱의 법칙에 의해 $u^{2}$ 를 $u$ 에 대해 적분하면 $\frac{1}{3} u^{3}$ 가 됩니다.

$\frac{1}{64} (\frac{1}{4} u^{4} + C) + \frac{9}{64} (\frac{1}{3} u^{3} + C) + \frac{1}{64} (\frac{1}{3} u^{3} + C) + \int \frac{9 u}{64} d u$

단계 12

$\frac{9}{64}$ 은 $u$ 에 대해 상수이므로, $\frac{9}{64}$ 를 적분 밖으로 빼냅니다.

$\frac{1}{64} (\frac{1}{4} u^{4} + C) + \frac{9}{64} (\frac{1}{3} u^{3} + C) + \frac{1}{64} (\frac{1}{3} u^{3} + C) + \frac{9}{64} \int u d u$

단계 13

멱의 법칙에 의해 $u$ 를 $u$ 에 대해 적분하면 $\frac{1}{2} u^{2}$ 가 됩니다.

$\frac{1}{64} (\frac{1}{4} u^{4} + C) + \frac{9}{64} (\frac{1}{3} u^{3} + C) + \frac{1}{64} (\frac{1}{3} u^{3} + C) + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2} + C)$

단계 14

간단히 합니다.

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단계 14.1

간단히 합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{3 u^{3}}{64} + \frac{u^{3}}{192} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2

간단히 합니다.

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단계 14.2.1

공통 분모를 가지는 분수로 $\frac{3 u^{3}}{64}$ 을 표현하기 위해 $\frac{3}{3}$ 을 곱합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{3 u^{3}}{64} \cdot \frac{3}{3} + \frac{u^{3}}{192} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.2

각 수식에 적절한 인수 $1$ 을 곱하여 수식의 분모가 모두 $192$ 이 되도록 식을 씁니다.

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단계 14.2.2.1

$\frac{3 u^{3}}{64}$ 에 $\frac{3}{3}$ 을 곱합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{3 u^{3} \cdot 3}{64 \cdot 3} + \frac{u^{3}}{192} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.2.2

$64$ 에 $3$ 을 곱합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{3 u^{3} \cdot 3}{192} + \frac{u^{3}}{192} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.3

공통분모를 가진 분자끼리 묶습니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{3 u^{3} \cdot 3 + u^{3}}{192} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.4

$3$ 에 $3$ 을 곱합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{9 u^{3} + u^{3}}{192} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.5

$9 u^{3}$ 를 $u^{3}$ 에 더합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{10 u^{3}}{192} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.6

$10$ 및 $192$ 의 공약수로 약분합니다.

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단계 14.2.6.1

$10 u^{3}$ 에서 $2$ 를 인수분해합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{2 (5 u^{3})}{192} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.6.2

공약수로 약분합니다.

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단계 14.2.6.2.1

$192$ 에서 $2$ 를 인수분해합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{2 (5 u^{3})}{2 (96)} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.6.2.2

공약수로 약분합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{2 (5 u^{3})}{2 \cdot 96} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.6.2.3

수식을 다시 씁니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{5 u^{3}}{96} + \frac{9}{64} (\frac{1}{2} u^{2}) + C$

단계 14.2.7

$\frac{1}{2}$ 와 $u^{2}$ 을 묶습니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{5 u^{3}}{96} + \frac{9}{64} \cdot \frac{u^{2}}{2} + C$

단계 14.2.8

$\frac{9}{64}$ 에 $\frac{u^{2}}{2}$ 을 곱합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{5 u^{3}}{96} + \frac{9 u^{2}}{64 \cdot 2} + C$

단계 14.2.9

$64$ 에 $2$ 을 곱합니다.

$\frac{u^{4}}{256} + \frac{5 u^{3}}{96} + \frac{9 u^{2}}{128} + C$

단계 15

$u$ 를 모두 $4 x - 1$ 로 바꿉니다.

$\frac{{(4 x - 1)}^{4}}{256} + \frac{5 {(4 x - 1)}^{3}}{96} + \frac{9 {(4 x - 1)}^{2}}{128} + C$

단계 16

항을 다시 정렬합니다.

$\frac{1}{256} {(4 x - 1)}^{4} + \frac{5}{96} {(4 x - 1)}^{3} + \frac{9}{128} {(4 x - 1)}^{2} + C$