無理関数の原始関数の一覧

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本項は、無理関数の原始関数の一覧である。さらに完全な原始関数の一覧は、原始関数の一覧を参照のこと。本項で、積分定数は簡便のために省略している。


r=x2+a2を含む無理関数

∫rdx=12(xr+a2ln⁡(x+r))
∫r3dx=14xr3+38a2xr+38a4ln⁡(x+r)
∫r5dx=16xr5+524a2xr3+516a4xr+516a6ln⁡(x+r)
∫xrdx=r33
∫xr3dx=r55
∫xr2n+1dx=r2n+32n+3
∫x2rdx=xr34−a2xr8−a48ln⁡(x+r)
∫x2r3dx=xr56−a2xr324−a4xr16−a616ln⁡(x+r)
∫x3rdx=r55−a2r33
∫x3r3dx=r77−a2r55
∫x3r2n+1dx=r2n+52n+5−a3r2n+32n+3
∫x4rdx=x3r36−a2xr38+a4xr16+a616ln⁡(x+r)
∫x4r3dx=x3r58−a2xr516+a4xr364+3a6xr128+3a8128ln⁡(x+r)
∫x5rdx=r77−2a2r55+a4r33
∫x5r3dx=r99−2a2r77+a4r55
∫x5r2n+1dx=r2n+72n+7−2a2r2n+52n+5+a4r2n+32n+3
∫rdxx=r−aln⁡|a+rx|=r−aarsinh⁡ax
∫r3dxx=r33+a2r−a3ln⁡|a+rx|
∫r5dxx=r55+a2r33+a4r−a5ln⁡|a+rx|
∫r7dxx=r77+a2r55+a4r33+a6r−a7ln⁡|a+rx|
∫dxr=arsinh⁡xa=ln⁡(x+ra)
∫dxr3=xa2r
∫xdxr=r
∫xdxr3=−1r
∫x2dxr=x2r−a22arsinh⁡xa=x2r−a22ln⁡(x+ra)
∫dxxr=−1aarsinh⁡ax=−1aln⁡|a+rx|

s=x2−a2を含む無理関数

(x2>a2)を前提とする。(x2<a2)の場合は次節:

∫sdx=12(xs−a2ln⁡(x+s))
∫xsdx=13s3
∫sdxx=s−aarccos⁡|ax|
∫dxs=ln⁡|x+sa|

ここで、ln⁡|x+sa|=sgn(x)arcosh⁡|xa|=12ln⁡(x+sx−s), arcosh⁡|xa|の正の値を採用する。

∫xdxs=s
∫xdxs3=−1s
∫xdxs5=−13s3
∫xdxs7=−15s5
∫xdxs2n+1=−1(2n−1)s2n−1
∫x2mdxs2n+1=−12n−1x2m−1s2n−1+2m−12n−1∫x2m−2dxs2n−1
∫x2dxs=xs2+a22ln⁡|x+sa|
∫x2dxs3=−xs+ln⁡|x+sa|
∫x4dxs=x3s4+38a2xs+38a4ln⁡|x+sa|
∫x4dxs3=xs2−a2xs+32a2ln⁡|x+sa|
∫x4dxs5=−xs−13x3s3+ln⁡|x+sa|
∫x2mdxs2n+1=(−1)n−m1a2(n−m)∑i=0n−m−112(m+i)+1(n−m−1i)x2(m+i)+1s2(m+i)+1(n>m≥0)
∫dxs3=−1a2xs
∫dxs5=1a4[xs−13x3s3]
∫dxs7=−1a6[xs−23x3s3+15x5s5]
∫dxs9=1a8[xs−33x3s3+35x5s5−17x7s7]
∫x2dxs5=−1a2x33s3
∫x2dxs7=1a4[13x3s3−15x5s5]
∫x2dxs9=−1a6[13x3s3−25x5s5+17x7s7]

u=a2−x2を含む無理関数

∫udx=12(xu+a2arcsin⁡xa)(|x|≤|a|)
∫xudx=−13u3(|x|≤|a|)
∫x2udx=−x4u3+a28(xu+a2arcsin⁡xa)(|x|≤|a|)
∫udxx=u−aln⁡|a+ux|(|x|≤|a|)
∫dxu=arcsin⁡xa(|x|≤|a|)
∫x2dxu=12(−xu+a2arcsin⁡xa)(|x|≤|a|)
∫udx=12(xu−sgn⁡xarcosh⁡|xa|)(for |x|≥|a|)
∫xudx=−u(|x|≤|a|)

R=ax2+bx+cを含む無理関数

(ax2 + bx + c)は、任意のp, qに対して(px + q)2より小さくなることはないということを前提とする。

∫dxR=1aln⁡|2aR+2ax+b|(for a>0)
∫dxR=1aarsinh⁡2ax+b4ac−b2(for a>0, 4ac−b2>0)
∫dxR=1aln⁡|2ax+b|(for a>0, 4ac−b2=0)
∫dxR=−1−aarcsin⁡2ax+bb2−4ac(for a<0, 4ac−b2<0, |2ax+b|<b2−4ac)
∫dxR3=4ax+2b(4ac−b2)R
∫dxR5=4ax+2b3(4ac−b2)R(1R2+8a4ac−b2)
∫dxR2n+1=2(2n−1)(4ac−b2)(2ax+bR2n−1+4a(n−1)∫dxR2n−1)
∫xRdx=Ra−b2a∫dxR
∫xR3dx=−2bx+4c(4ac−b2)R
∫xR2n+1dx=−1(2n−1)aR2n−1−b2a∫dxR2n+1
∫dxxR=−1cln⁡(2cR+bx+2cx)
∫dxxR=−1carsinh⁡(bx+2c|x|4ac−b2)

S=ax+bを含む無理関数

∫Sdx=2S33a
∫dxS=2Sa
∫dxxS={−2barcoth(Sb)(for b>0,ax>0)−2bartanh(Sb)(for b>0,ax<0)2−barctan⁡(S−b)(for b<0)
∫Sxdx={2(S−barcoth(Sb))(for b>0,ax>0)2(S−bartanh(Sb))(for b>0,ax<0)2(S−−barctan⁡(S−b))(for b<0)
∫xnSdx=2a(2n+1)(xnS−bn∫xn−1Sdx)
∫xnSdx=2a(2n+3)(xnS3−nb∫xn−1Sdx)
∫1xnSdx=−1b(n−1)(Sxn−1+(n−32)a∫dxxn−1S)

出典

  • S. Gradshteyn (И.С. Градштейн), I.M. Ryzhik (И.М. Рыжик); Alan Jeffrey, Daniel Zwillinger, editors. Table of Integrals, Series, and Products, seventh edition. Academic Press, 2007. ISBN 978-0-12-373637-6. Errata. (Several previous editions as well.)

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