整式に対して次の積分を計算する.整式P(x),Q(x)に対して次の積分を計算する.
I=∫Q(x)P(x) dx
とすると,Q(x)=Q1(x)P(x)+R(x) Q1(x)=∑q=0tdqxq とすると,I=∫Q1(x) dx+∫R(x)P(x) dx (degP>degR)
右辺第一項は自明.右辺第一項は自明.
次多項式は複素数の範囲で次のように因数分解できる.(代数学の基本定理)n次多項式P(x)は複素数の範囲で次のように因数分解できる.(代数学の基本定理)P(x)=anxn+an−1xn−1+...+a1x+a0 =an(x−α1)(x−α2)...(x−αn) (αi∈C) (x−α)(x−α―)=x2−(α+α―)x+αα― =x2+βx+γ (β,γ∈R)はを用いて次のように表される.P(x)はαi,βj,γj∈Rを用いて次のように表される.∴P(x)=an(x−α1)n1...(x−αk)nk(x2+β1x+γ1)...(x2+βlx+γl) (βj2−4γj<0)
よりを部分分数分解して,P(x)=an(x−α1)n1...(x−αk)nk(x2+β1x+γ1)...(x2+βlx+γl)よりR(x)P(x)を部分分数分解して,
R(x)P(x)=1an(∑i=1kai1x−αi+ai2(x−αi)2+...+ain1(x−αi)n1+∑j=1lbjx+cjx2+βjx+γj)=1an(∑i=1k∑m=1niaim(x−αi)m+∑j=1lbjx+cjx2+βjx+γj)I2:=∫R(x)P(x) dx=1an(∑i=1k∑m=1niaim∫1(x−αi)m dx+∑j=1l∫bjx+cjx2+βjx+γj dx)=1an(∑i=1k∑m=1niaim1−m(x−αi)1−m+∑j=1l∫bjx+cjx2+βjx+γj dx)積分定数は一時的に省略 積分定数は一時的に省略 I3:=∫bjx+cjx2+βjx+γj dx=bj2∫2x+βj+(2bj cj−βj)x2+βjx+γj dx=bj2∫2x+βjx2+βjx+γj dx+(cj−bjβj2)∫dx(x+βj2)2+(4γj−βj22)2=bj2log|x2+βjx+γj|+2cj−bjβj4γj−βj2arctan2x+βj4γj−βj2積分定数は一時的に省略 積分定数は一時的に省略
∴I2=1an(∑i=1k∑m=1niaim1−m(x−αi)1−m+∑j=1l(bj2log|x2+βjx+γj|+2cj−bjβj4γj−βj2arctan2x+βj4γj−βj2))積分定数は一時的に省略 積分定数は一時的に省略
∫Q(x)P(x) dx
=∑q=0tdqq+1xq+1+1an∑i=1k∑m=1niaim1−m(x−αi)1−m+1an∑j=1l(bj2log|x2+βjx+γj|+2cj−bjβj4γj−βj2arctan2x+βj4γj−βj2)+C
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