解決済み

∫x²(logx)²dxの不定積分の求め方と途中式をどなたか教えてください。

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log⁡x=t\log x =t とおきます。

x=etx= e^t 、 dx=etdtdx=e^t dt となります。

置換積分をしたあと部分積分を用います。微分したい式が積分の中にある時に用いるのが「部分積分」です。

∫f(x)g′(x)dx=f(x)g(x)−∫f′(x)g(x)dx\int f(x) g'(x) dx = f(x)g(x) - \int f'(x)g(x) dx

より,

∫x2(log⁡x)2dx=∫e2t⋅t2⋅etdt=∫t2e3tdt=(t2⋅13⋅e3t)−∫2t⋅⋅13⋅e3tdt=13⋅t2e3t−23⋅(t⋅13⋅e3t)+23⋅∫13e3tdt=13t2e3t−29te3t+29(13e3t)+C=13t2e3t−29te3t+227e3t+C=(9t2−6t+2)e3t27+C\begin{aligned}\int & x^2 (\log x)^2 dx\\&= \int e^{2t} \cdot t^2 \cdot e^t dt\\&= \int t^2 e^{3t} dt\\&= \left(t^2 \cdot \dfrac{1}{3} \cdot e^{3t} \right) - \int 2t \cdot \cdot \dfrac{1}{3} \cdot e^{3t} dt\\ &= \dfrac{1}{3} \cdot t^2 e^{3t} - \dfrac{2}{3}\cdot \left(t \cdot \dfrac{1}{3} \cdot e^{3t}\right) + \dfrac{2}{3}\cdot \int \dfrac{1}{3} e^{3t} dt\\&=\dfrac{1}{3}t^2 e^{3t} - \dfrac{2}{9}te^{3t} + \dfrac{2}{9}\left(\dfrac{1}{3}e^{3t}\right) + C\\&=\dfrac{1}{3}t^2 e^{3t} - \dfrac{2}{9}te^{3t} + \dfrac{2}{27}e^{3t} + C\\&= (9t^2 -6t + 2)\dfrac{e^{3t}}{27} + C\end{aligned}

ただし,CCは積分定数です。

を代入して

={9(log⁡x)²−6log⁡x+2}e3log⁡x27+C={9(log⁡x)²−6log⁡x+2}x327+C\begin{aligned} &=\{9(\log x)²-6\log x+2\}\dfrac{e^{3\log x}}{27} + C\\&=\{9(\log x)²-6\log x+2\}\dfrac{x^3}{27} + C \end{aligned}

返信(1件)

めちゃくちゃ綺麗な数式!!ありがとうございます!

質問者からのお礼コメント

質問者からのお礼コメント

とても綺麗な数式でわかりやすかったです、ありがとうございます!(このサイトこんなのもできるんですね…)

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