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積分
計算と説明をお願いします
回答
$$
\begin{aligned}
\frac{7x^2 + 3x + 16}{(x^2+3)(2x+1)} = \frac{ax+b}{x^2+3} + \frac{c}{2x+1}
\end{aligned}
$$
とおき,右辺を整理すると,
$$
\begin{aligned}
\frac{7x^2 + 3x + 16}{(x^2+3)(2x+1)} = \frac{(2a+c)x^2 + (a + 2b)x +(b + 3c)}{(x^2+3)(2x+1)}
\end{aligned}
$$
となる.両辺の係数を比較して
$$
\begin{align}
\left\{
\begin{array}{ll}
7 &= 2a+c\\
3 &= a+2b \\
16 &= b+3c
\end{array}
\right.
\end{align}
$$
これを解くと,
$$
\begin{aligned}
(a, b, c) = (1, 1, 5)
\end{aligned}
$$
となる.よって,
$$
\begin{aligned}
\int_{1}^{3} \frac{7x^2 + 3x + 16}{(x^2+3)(2x+1)} dx &= \int_{1}^{3}( \frac{x+1}{x^2+3} + \frac{5}{2x+1} )dx\\
&= \int_{1}^{3}\frac{x}{x^2+3} dx + \int_{1}^{3}\frac{1}{x^2+3} dx + \int_{1}^{3}\frac{5}{2x+1} dx
\end{aligned}
$$
ここで,
$$
\begin{aligned}
\int_{1}^{3}\frac{x}{x^2+3} dx &= \int_{1}^{3} \frac{1}{2} \frac{(x^2+3)'}{x^2+3} dx \\
&=\frac{1}{2} [\log{(x^2+3)}]_{1}^{3}\\
&= \frac{1}{2} \log 3
\end{aligned}
$$
$$
\begin{aligned}
\int_{1}^{3} \frac{5}{2x+1} dx &= \int_{1}^{3} \frac{5}{2} \frac{(2x+1)'}{2x+1} dx \\
&=\frac{5}{2} [\log{(2x+1)}]_{1}^{3}\\
&= \frac{5}{2} (\log 7 - \log 3)
\end{aligned}
$$
$$
\begin{aligned}
\int_{1}^{3}\frac{1}{x^2+3} dx &= \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{1}{3 ( \tan ^2 \theta+1 )} dx (x = \sqrt{3} \tan \theta で置換) \\
&= \frac{1}{3} \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \cos^2 \theta dx \\
&= \frac{1}{3} \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} \frac{\cos 2\theta + 1}{2} \theta dx \\
・\\
・\\
・\\
\end{aligned}
$$
という感じで計算できると思います.
ありがとうございます。 計算結果も教えていただけるとありがたいです。