微积分学示例

$\int x^{2} \ln (x) d x$

解题步骤 1

此积分无法用换元法求得。Mathway 会使用另一种方法。

解题步骤 2

利用公式 $\int u d v = u v - \int v d u$ 来分部求积分，其中 $u = \ln (x)$ ， $d v = x^{2}$ 。

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

解题步骤 3

化简。

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解题步骤 3.1

组合 $\frac{1}{3}$ 和 $x^{3}$ 。

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

解题步骤 3.2

组合 $\ln (x)$ 和 $\frac{x^{3}}{3}$ 。

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

解题步骤 4

由于 $\frac{1}{3}$ 对于 $x$ 是常数，所以将 $\frac{1}{3}$ 移到积分外。

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

解题步骤 5

化简。

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解题步骤 5.1

组合 $x^{3}$ 和 $\frac{1}{x}$ 。

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

解题步骤 5.2

约去 $x^{3}$ 和 $x$ 的公因数。

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解题步骤 5.2.1

从 $x^{3}$ 中分解出因数 $x$ 。

$\frac{\ln (x) x^{3}}{3} - (\frac{1}{3} \int \frac{x \cdot x^{2}}{x} d x)$

解题步骤 5.2.2

约去公因数。

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解题步骤 5.2.2.1

对 $x$ 进行 $1$ 次方运算。

$\frac{\ln (x) x^{3}}{3} - (\frac{1}{3} \int \frac{x \cdot x^{2}}{x^{1}} d x)$

解题步骤 5.2.2.2

从 $x^{1}$ 中分解出因数 $x$ 。

$\frac{\ln (x) x^{3}}{3} - (\frac{1}{3} \int \frac{x \cdot x^{2}}{x \cdot 1} d x)$

解题步骤 5.2.2.3

约去公因数。

$\frac{\ln (x) x^{3}}{3} - (\frac{1}{3} \int \frac{x \cdot x^{2}}{x \cdot 1} d x)$

解题步骤 5.2.2.4

重写表达式。

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

解题步骤 5.2.2.5

用 $x^{2}$ 除以 $1$ 。

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

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

解题步骤 6

根据幂法则， $x^{2}$ 对 $x$ 的积分是 $\frac{1}{3} x^{3}$ 。

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

解题步骤 7

化简答案。

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解题步骤 7.1

将 $\frac{\ln (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{3} (\frac{1}{3} x^{3} + C)$ 重写为 $\frac{1}{3} \ln (x) x^{3} - \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{3} x^{3} + C$ 。

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

解题步骤 7.2

化简。

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解题步骤 7.2.1

组合 $\frac{1}{3}$ 和 $\ln (x)$ 。

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

解题步骤 7.2.2

组合 $\frac{\ln (x)}{3}$ 和 $x^{3}$ 。

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

解题步骤 7.2.3

将 $\frac{1}{3}$ 乘以 $\frac{1}{3}$ 。

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

解题步骤 7.2.4

将 $3$ 乘以 $3$ 。

$\frac{\ln (x) x^{3}}{3} - \frac{1}{9} x^{3} + C$

解题步骤 7.3

组合 $x^{3}$ 和 $\frac{1}{9}$ 。

$\frac{\ln (x) x^{3}}{3} - \frac{x^{3}}{9} + C$

解题步骤 7.4

重新排序项。

$\frac{1}{3} \ln (x) x^{3} - \frac{1}{9} x^{3} + C$

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