微分積分例

$\int_{e}^{e^{4}} \frac{1}{x \sqrt{\ln (x)}} d x$

ステップ 1

$u = \ln (x)$ とします。次に $d u = \frac{1}{x} d x$ すると、 $x d u = d x$ です。 $u$ と $d$ $u$ を利用して書き換えます。

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ステップ 1.1

$u = \ln (x)$ とします。 $\frac{d u}{d x}$ を求めます。

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ステップ 1.1.1

$\ln (x)$ を微分します。

$\frac{d}{d x} [\ln (x)]$

ステップ 1.1.2

$x$ に関する $\ln (x)$ の微分係数は $\frac{1}{x}$ です。

$\frac{1}{x}$

ステップ 1.2

$u = \ln (x)$ の $x$ に下限値を代入します。

$u_{lower} = \ln (e)$

ステップ 1.3

$e$ の自然対数は $1$ です。

$u_{lower} = 1$

ステップ 1.4

$u = \ln (x)$ の $x$ に上限値を代入します。

$u_{upper} = \ln (e^{4})$

ステップ 1.5

簡約します。

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ステップ 1.5.1

対数の法則を利用して指数の外に $4$ を移動します。

$u_{upper} = 4 \ln (e)$

ステップ 1.5.2

$e$ の自然対数は $1$ です。

$u_{upper} = 4 \cdot 1$

ステップ 1.5.3

$4$ に $1$ をかけます。

$u_{upper} = 4$

ステップ 1.6

$u_{lower}$ と $u_{upper}$ について求めた値は定積分を求めるために利用します。

$u_{lower} = 1$

$u_{upper} = 4$

ステップ 1.7

$u$ 、 $d u$ 、および新たな積分の極限を利用して問題を書き換えます。

$\int_{1}^{4} \frac{1}{\sqrt{u}} d u$

ステップ 2

指数の基本法則を当てはめます。

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ステップ 2.1

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

$\int_{1}^{4} \frac{1}{u^{\frac{1}{2}}} d u$

ステップ 2.2

$u^{\frac{1}{2}}$ を $- 1$ 乗して分母の外に移動させます。

$\int_{1}^{4} {(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1} d u$

ステップ 2.3

${(u^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ の指数を掛けます。

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ステップ 2.3.1

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$\int_{1}^{4} u^{\frac{1}{2} \cdot - 1} d u$

ステップ 2.3.2

$\frac{1}{2}$ と $- 1$ をまとめます。

$\int_{1}^{4} u^{\frac{- 1}{2}} d u$

ステップ 2.3.3

分数の前に負数を移動させます。

$\int_{1}^{4} u^{- \frac{1}{2}} d u$

ステップ 3

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

$2 u^{\frac{1}{2}}]_{1}^{4}$

ステップ 4

式を簡約します。

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ステップ 4.1

$4$ および $1$ で $2 u^{\frac{1}{2}}$ の値を求めます。

$(2 \cdot 4^{\frac{1}{2}}) - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}$

ステップ 4.2

簡約します。

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ステップ 4.2.1

$4$ を $2^{2}$ に書き換えます。

$2 \cdot {(2^{2})}^{\frac{1}{2}} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}$

ステップ 4.2.2

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$2 \cdot 2^{2 (\frac{1}{2})} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}$

ステップ 4.2.3

$2$ の共通因数を約分します。

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ステップ 4.2.3.1

共通因数を約分します。

$2 \cdot 2^{2 (\frac{1}{2})} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}$

ステップ 4.2.3.2

式を書き換えます。

$2 \cdot 2^{1} - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}$

ステップ 4.2.4

指数を求めます。

$2 \cdot 2 - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}$

ステップ 4.3

式を簡約します。

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ステップ 4.3.1

$2$ に $2$ をかけます。

$4 - 2 \cdot 1^{\frac{1}{2}}$

ステップ 4.3.2

1のすべての数の累乗は1です。

$4 - 2 \cdot 1$

ステップ 4.3.3

$- 2$ に $1$ をかけます。

$4 - 2$

ステップ 4.3.4

$4$ から $2$ を引きます。

$2$

微分積分 例

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